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SSC设计-研究人员开发出新型结构电池 性能提升十倍
发布时间 : 2021-04-08 13:03:18 浏览: 1333次 来源: 作者:
SSC设计-研究人员开发出新型结构电池 性能提升十倍
SSC设计-新型结构电池性能是之前结构电池的10倍。该电池使用了碳纤维材料,并将其同时用于电极、导体和承重材料中。

据外媒报道,查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作研发出一种新型结构电池,性能是之前结构电池的10倍。该电池使用了碳纤维材料,并将其同时用于电极、导体和承重材料中。其成功研发为汽车和其他技术实现真正的“无质量(massless)”能量存储铺平了道路。

电池重量在电动汽车的总重中占比很大,且无任何承重功能。而结构电池既可以提供动力,也可以作为汽车的结构部件。这种电池就是“无质量”能量存储,即当电池可作为承重结构部件时,其质量可以忽略不计。计算结果表明,这种多功能电池可大大减轻电动汽车的重量。查尔姆斯理工大学已对结构电池进行了多年研究,之前还发现了很多其他类型的碳纤维,它们不仅坚固强大,且具有良好的化学储能能力。

2007年,研究人员首次尝试开发结构电池,可迄今为止也未研发出兼具良好电气性能和机械性能的电池。但最近,结构电池研发取得实质性进展。查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作研发出一种结构电池,能量存储、刚度和强度均超出现有产品,其多功能性能是之前结构电池的10倍。

前瞻技术,结构电池,碳纤维,“无质量”能量存储

该电池的能量密度为24 Wh / kg,是现有同类锂离子电池容量的20%。由于该结构电池可大大减轻车辆的重量,因此驱动电动汽车所需的能量也相应减少。此外,低能量密度也提高了车辆安全。该结构电池的刚度为25 GPa,可与许多常用建筑材料媲美。

查尔姆斯理工大学教授、该项目负责人Leif Asp表示:“之前研发的结构电池电芯要么具备良好的机械性能,要么具备良好的电气性能。但通过使用碳纤维,我们成功设计出兼具良好存储能力和刚性的结构电池。”

新型结构电池的负极由碳纤维制成,正极由涂有磷酸锂的铝箔制成,正负极由电解质基质中的玻璃纤维织物隔开。尽管使用碳纤维使得电池性能提高了10倍,可研究人员并未选择继续打破该记录,而是研究并了解材料结构和隔板厚度所带来的影响。

目前,由瑞典国家航天局(Swedish National Space Agency)资助的新项目正试图进一步提高该结构电池的性能。他们将使用碳纤维取代正极中的铝箔,并作为承重材料,提高刚度和能量密度。此外,他们还将使用超薄玻璃织物替代之前的玻璃织物,进一步提高刚度与能量密度,同时缩短充电周期。新项目预计在两年内完成。

同为此项目的领导者Leif Asp预计这种结构电池未来可提供75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的硬度,像铝一样坚固,但要轻得多。Leif Asp表示:“下一代结构电池具有巨大潜力。基于当前消费类产品技术,未来几年,智能手机、笔记本电脑和电动自行车的重量很可能仅为现在的一半,且更加小巧。”从长远来看,结构电池未来还将可能为电动汽车、电动飞机和卫星供电。

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