Chalmers技术大学的瑞典工程师哥德堡开发了一个结构电池,比以前的所有版本更好地执行10倍。它含有同时用作电极,导体和承载材料的碳纤维。突破为电动车辆中的“无大量”储能铺平了道路。
虽然工程师一直在结构电池超过10年,但难以使用良好的电气和机械性能制造它们。新电池具有远远超过电能存储,刚度和强度所见的特性。
电池具有由碳纤维制成的负极和由磷酸铁锂涂覆的铝箔制成的正电极。它们用电解质基质中的玻璃纤维织物分开。
“碳纤维作为锂的主体,从而储存能量,”莱夫斯·阿斯佩斯(Leif Asp)表示,借助研发项目的材料和计算力学教授说。“由于碳纤维也传导电子,因此还避免了对铜和银导体的需要,进一步降低重量。
“碳纤维和铝箔都有助于结构电池的机械性能”ASP解释。“电解质的任务是将锂离子在电池的两个电极之间运输,而且还要在碳纤维和其他部件之间传递机械负载。
“当今电动汽车的电池构成了车辆重量的大部分,而不满足任何承载功能,”ASP指出。另一方面,“结构电池是一种作为电源和结构的一部分,例如汽车主体的一部分。
“这被称为无大量的能量储存,因为本质上,电池的重量在成为承载结构的一部分时消失,”ASP说。“计算表明这种类型的多功能电池可以大大减小电动车辆的重量。
“绝对可以想象的是,[未来]电动车,电动平面和卫星将由结构电池供电,”ASP。
电池的能量密度为每公斤24瓦(WH / kg),意味着与目前可用的可比锂离子电池相比大约20%的容量。但是,由于车辆的重量可以大大降低,因此驾驶电动车需要更少的能量,并且较低的能量密度也导致安全增加。并且,凭借25只Gigapascals(GPA)的刚度,ASP认为结构电池可以与许多其他常用的建筑材料竞争。
由瑞典国家空间机构提供资金的新项目,现在正在进行进一步增加结构电池的性能。根据ASP,铝箔将用碳纤维作为正电极中的承载材料代替,提供增加的刚度和能量密度。此外,玻璃纤维分离器将用超薄变体替换,这将提供更快的充电循环。
ASP估计,这种电池可以达到75WH / kg的能量密度和75GPa的刚度。“这将使电池与铝一样强大,但具有相对较低的重量,”他声称。