鉅大LARGE | 點擊量：591次 | 2021年05月14日
瑞典科學(xué)家研發(fā)“無質(zhì)量”結(jié)構(gòu)電池 性能提升了10倍
（上海，編輯黃君芝）訊，在如今的電動汽車或電子設(shè)備中，電池占據(jù)了設(shè)備重量的很大一部分，但沒有任何承載功能。因此，科學(xué)家們一直在探索一種替代方法，替代傳統(tǒng)的儲能方法，并認(rèn)為這將是一項重大突破。
近期，查爾莫斯工學(xué)院（ChalmersUniversityofTechnology）就展示了一種新型的“無質(zhì)量”電池，這種電池既可以作為動力來源，又可以作為汽車的結(jié)構(gòu)部件。之所以稱之為“無質(zhì)量”，是因為從本質(zhì)上講，當(dāng)電池成為承重結(jié)構(gòu)的一部分時，它的重量就消失了。計算表明，這種多功能電池可以大大減輕電動汽車的重量。
2018年，科學(xué)家們發(fā)表了一項研究，描述了一種晶體排列正確的碳纖維形式，既能供應(yīng)汽車結(jié)構(gòu)所需的剛度，又能供應(yīng)存儲能量所需的電化學(xué)性能。作為將這項研究轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實應(yīng)用的努力的一部分，查爾莫斯工學(xué)院的研究小組就生產(chǎn)出了一種碳纖維結(jié)構(gòu)電池。
研究人員表示，這種結(jié)構(gòu)電池的性能比以前所有型號的電池都要好十倍。而由于碳纖維是這項研究的關(guān)鍵支柱，這種“無質(zhì)量”電池就可以同時作為電極、導(dǎo)體和承重材料。
據(jù)了解，該電池由一個由碳纖維制成的負(fù)極和一個由涂有磷酸鋰的鋁箔制成的正極組成。它們之間由玻璃纖維織物分隔，玻璃纖維織物起到結(jié)構(gòu)電解質(zhì)基質(zhì)的用途，既能像傳統(tǒng)電池相同在電極之間傳輸鋰離子，又能幫助將機(jī)械負(fù)荷分散到結(jié)構(gòu)的不同部分。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
盡管這種“無質(zhì)量”能量存儲設(shè)備確實與傳統(tǒng)電池不同，也不會給車輛新增任何額外的重量（至少在理論上是這樣），但研究人員表示，這確實也涉及到一些妥協(xié)。例如，這種電池的能量密度為24Wh/kg，該團(tuán)隊指出，這大約是目前鋰離子電池容量的20%。
不過，另一方面，假如將這種電池集成到一輛電動汽車上，以取代典型的鋰離子電池，那輛汽車的重量就會輕得多，因此推動它在地面行駛所需的能量也會更少。至于它的機(jī)械性能，研究小組表示，這種材料的剛度為25GPa，可以與其他常用的建筑材料競爭。
該項目負(fù)責(zé)人LeifAsp說:“以前制造結(jié)構(gòu)電池的嘗試，要么使電池具有良好的機(jī)械性能，要么使電池具有良好的電氣性能。但在這里，我們使用碳纖維，成功地設(shè)計出了一種具有競爭力的儲能能力和剛性的結(jié)構(gòu)電池?！?/p>
研究人員表示，這種新設(shè)計比之前的結(jié)構(gòu)電池性能提高了十倍，但他們很快將注意力轉(zhuǎn)向了更高的目標(biāo)。他們研究的下一個階段是用碳纖維替換正電極中的鋁，以進(jìn)一步提高能量和機(jī)械性能，而玻璃纖維織物將被一種更薄的版本取代，以促進(jìn)更快的充電。
Asp猜測這種電池可以供應(yīng)高達(dá)75Wh/kg的能量密度和75GPa的硬度，使其與鋁相同堅固，但要輕得多。屆時，圍繞電動汽車甚至消費電子產(chǎn)品的可能性將變得非常令人興奮。
“下一代結(jié)構(gòu)電池具有巨大的潛力，”他補(bǔ)充說，“假如你看看消費技術(shù)，很有可能在幾年內(nèi)生產(chǎn)出智能手機(jī)、筆記本電腦或電動自行車，它們的重量只有現(xiàn)在的一半，而且體積更小?！?/p>
