鉅大LARGE | 點擊量：650次 | 2021年12月17日
重大突破！研究人員生產的結構電池 比以前的所有版本都需要好十倍
查爾默斯科技大學的研究人員研制出了一種結構電池，其性能比以前所有型號的電池都要好十倍。它含有碳纖維，可以同時作為電極、導體和承重材料。他們最新的研究突破為汽車和其他技術的“無質量”儲能鋪平了道路。
如今的電動汽車中，電池占了汽車重量的很大一部分，卻沒有任何承載功能。另一方面，結構電池既是動力源，又是結構的一部分——例如，在汽車車身中。這被稱為“無質量”能量存儲，因為從本質上說，當電池成為承重結構的一部分時，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。
查爾默斯理工大學(ChalmersUniversityofTechnology)的結構電池的開發經歷了多年的研究，包括之前涉及某些類型的碳纖維的發現。除了堅硬和堅固之外，它們還具有良好的化學儲存電能的能力。這項工作被《物理世界》評為2018年十大科學突破之一。
結構性電池復合材料不能存儲與鋰離子電池一樣多的能量，但是具有多種特性，使其在車輛和其他應用中具有很高的吸引力。當電池成為承重結構的一部分時，電池的質量實際上“消失了”。
人們早在2007年就開始嘗試制造結構電池，但到目前為止，要同時制造具有良好電氣和機械性能的電池還是很困難的。但是現在，Chalmers的研究人員與斯德哥爾摩的KTH皇家理工學院合作，提出了一種結構電池，在電能存儲、剛度和強度方面，其性能遠遠超過以往任何東西。它的多功能性能比以前的結構電池原型高出10倍。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
這種電池的能量密度為24Wh/kg，這意味著與目前可用的鋰離子電池相比，其容量約為20%。但是由于汽車的重量可以大大減少，例如，駕駛電動汽車所需的能源就會更少，而更低的能量密度也會提高安全性。并且具有25GPa的剛度，結構電池真的可以與許多其他常用的建筑材料競爭。
他說，以前的一些制造結構電池的嘗試，要么使電池具有良好的機械性能，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計出了一種具有競爭力的儲能能力和剛性的結構電池，查爾默斯大學教授、該項目負責人LeifAsp解釋道。
JohannaXu博士在查默斯（Chalmers）的復合實驗室中擁有一個新制造的結構電池，她向LeifAsp展示了該電池。電池由碳纖維電極和磷酸鐵鋰電極組成，由玻璃纖維織物隔開，所有電極均浸漬有結構性電池電解質，以實現機械和電氣的綜合功能。三個結構電池已串聯連接，并作為較大的復合層壓板的一部分進行層壓。每個結構電池的標稱電壓為2.8V。層壓板的總電壓為8.4V，平面剛度剛好超過28GPa。
超輕型電動自行車和消費電子產品可能很快就會成為現實
這種新型電池有一個由碳纖維制成的負極，和一個由涂有磷酸鋰的鋁箔制成的正極。它們被電解質基質中的玻璃纖維織物隔開。盡管他們成功地創造了一種比之前所有電池都好十倍的結構電池，研究人員并沒有選擇這種材料來嘗試打破記錄——相反，他們想要調查和了解材料結構和隔板厚度的影響。
現在，一個由瑞典國家航天局資助的新項目正在進行中，結構電池的性能將進一步提高。鋁箔將被碳纖維取代，作為正極的承重材料，提供更高的剛度和能量密度。玻璃纖維隔板將被超薄隔板取代，效果更好，充電周期也更快。新項目預計在兩年內完成。
領導這個項目的LeifAsp估計，這種電池可以達到75Wh/kg的能量密度和75GPa的剛度。這將使電池的強度和鋁差不多，但重量相對要輕得多。
下一代結構電池具有巨大的潛力。如果你看看消費技術，很有可能在幾年內生產出智能手機、筆記本電腦或電動自行車，它們的重量只有現在的一半，而且更緊湊。
從長遠來看，完全可以想象，電動汽車、電動飛機和衛星將使用結構電池來設計和提供動力。
