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研究人员开发出新型结构电池 性能提升十倍

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时间:1900/1/1 0:00:00

据国外媒体报道,查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作开发了一种新的结构电池,其性能是之前结构电池的10倍。电池采用碳纤维材料,同时作为电极、导体和承重材料。它的研发成功为汽车等技术实现真正的“无质量”储能铺平了道路。

电池重量在电动车总重量中占很大比重,而且没有承重功能。该结构电池不仅可以提供电力,还可以作为汽车的结构部件。这种电池是“无质量”储能,即当电池可以作为承重结构部件时,其质量可以忽略不计。计算结果表明,这种多功能电池可以大大减轻电动汽车的重量。查尔姆斯理工大学研究结构电池已经很多年了,之前也发现了很多其他类型的碳纤维,不仅强度大,而且化学储能能力也很好。

2007年,研究人员首次尝试开发结构电池,但到目前为止,他们还没有开发出具有良好电气和机械性能的电池。然而,最近在结构电池的研究和开发方面取得了实质性进展。查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作开发了一种结构电池,在储能、刚度和强度方面都优于现有产品,多功能性能是之前结构电池的10倍。

discovery

(来源:查尔姆斯理工大学)

这种电池的能量密度为24 Wh/kg,是现有同类锂离子电池容量的20%。由于这种结构的电池可以大大减轻车重,因此驱动电动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性。这种结构电池的刚度为25 GPa,与许多常见的建筑材料相当。

查默斯理工大学教授、项目负责人叶小开Asp说:“之前开发的结构电池单元具有良好的机械性能或良好的电气性能。但通过使用碳纤维,我们成功设计了一种具有良好存储容量和刚性的结构电池。”

新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,正负极由电解质基体中的玻璃纤维织物隔开。虽然碳纤维的使用使电池的性能提高了10倍,但研究人员没有选择继续打破纪录,而是研究和了解了材料结构和隔膜厚度的影响。

目前,一个由瑞典国家航天局资助的新项目正试图进一步提高电池的性能。他们将在正极中使用碳纤维代替铝箔,并将其用作承重材料,以提高刚度和能量密度。此外,他们将使用超薄玻璃纤维织物代替以前的玻璃纤维织物,进一步提高刚度和能量密度,缩短充电周期。新项目预计在两年内完成。

这个项目的领导者叶小开Asp预测,这种结构电池未来将提供75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的硬度,与铝一样坚固,但要轻得多。叶小开Asp说:“下一代结构电池具有巨大的潜力。基于目前的消费产品技术,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只有现在的一半,而且会更小。”从长远来看,结构电池很可能在未来为电动汽车、电动飞机和卫星提供动力。据国外媒体报道,查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作开发了一种新的结构电池,其性能是之前结构电池的10倍。电池采用碳纤维材料,同时作为电极、导体和承重材料。它的研发成功为汽车等技术实现真正的“无质量”储能铺平了道路。

蝙蝠……ry重量在电动车总重量中占很大比重,没有承重功能。该结构电池不仅可以提供电力,还可以作为汽车的结构部件。这种电池是“无质量”储能,即当电池可以作为承重结构部件时,其质量可以忽略不计。计算结果表明,这种多功能电池可以大大减轻电动汽车的重量。查尔姆斯理工大学研究结构电池已经很多年了,之前也发现了很多其他类型的碳纤维,不仅强度大,而且化学储能能力也很好。

2007年,研究人员首次尝试开发结构电池,但到目前为止,他们还没有开发出具有良好电气和机械性能的电池。然而,最近在结构电池的研究和开发方面取得了实质性进展。查尔姆斯理工大学与瑞典皇家理工学院(KTH)合作开发了一种结构电池,在储能、刚度和强度方面都优于现有产品,多功能性能是之前结构电池的10倍。

discovery

(来源:查尔姆斯理工大学)

这种电池的能量密度为24 Wh/kg,是现有同类锂离子电池容量的20%。由于这种结构的电池可以大大减轻车重,因此驱动电动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性。这种结构电池的刚度为25 GPa,与许多常见的建筑材料相当。

查默斯理工大学教授、项目负责人叶小开Asp说:“之前开发的结构电池单元具有良好的机械性能或良好的电气性能。但通过使用碳纤维,我们成功设计了一种具有良好存储容量和刚性的结构电池。”

新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,正负极由电解质基体中的玻璃纤维织物隔开。虽然碳纤维的使用使电池的性能提高了10倍,但研究人员没有选择继续打破纪录,而是研究和了解了材料结构和隔膜厚度的影响。

目前,一个由瑞典国家航天局资助的新项目正试图进一步提高电池的性能。他们将在正极中使用碳纤维代替铝箔,并将其作为承重材料,以提高刚度和能量密度。此外,他们将使用超薄玻璃纤维织物代替以前的玻璃纤维织物,进一步提高刚度和能量密度,缩短充电周期。新项目预计在两年内完成。

这个项目的领导者叶小开Asp预测,这种结构电池未来将提供75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的硬度,与铝一样坚固,但要轻得多。叶小开Asp说:“下一代结构电池具有巨大的潜力。基于目前的消费产品技术,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只有现在的一半,而且会更小。”从长远来看,结构电池很可能在未来为电动汽车、电动飞机和卫星提供动力。

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