Углеродное волокно батареи структурного исполнения

Углеродное волокно батареи структурного исполнения

Долгое время исследовательская группа инженеров Технологического университета Чалмерса стремилась воплотить в реальность идею относительно использования батарей в качестве структурных компонентов. Такое решение способствовало бы экономии веса при проектировании транспортных средств. Углеродное волокно батареи — ключевой элемент исследований учёных, как известно, обладает превосходными механическими свойствами. Кроме того, это удачный электродный материал при условиях правильной разработки.

Углеродное волокно батареи для структурного продукта

Ещё в 2018 году публиковались результаты исследования, где описывалась форма на углеродное волокно батареи с правильным расположением кристаллов. Такая форма обеспечивает, как необходимую жёсткость конструкции транспортного средства, так и необходимые электрохимические характеристики.

Стремления внедрить результаты исследований в реальные приложения привели инженеров к созданию прототипа структурного аккумулятора на основе углеродного материала. Как отмечается, такое углеродное волокно батареи работает на порядок лучше любой существующей конструкции.

Схема устройства следующая: углеродное волокно батареи представляет отрицательный электрод, тогда как положительный электрод сделан на основе алюминиевой фольги, покрытой фосфатом лития-железа. Электроды разделяются стекловолоконной тканью, выполняющей роль структурной матрицы электролита.

Через стекловолоконную матрицу переносятся ионы лития между рабочими электродами. Собственно, принцип аналогичен обычному аккумулятору. При этом отмечается лучшее распределение механических нагрузок на различные части конструкции.

«Безмассовый» модуль хранения энергии

Участники разработки характеризуют конструкцию «безмассовым» устройством хранения энергии, учитывая явное снижение лишнего веса, во всяком случае, теоретически. Однако существуют компромиссы. Например, углеродное волокно батареи имеет плотность энергии 24 Вт/ч /кг, что составляет около 20% ёмкости современных литий-ионных аккумуляторов.

Если такого типа аккумулятор установить в составе электромобиля вместо типичного литий-ионного блока, общий вес конструкции ТС становится намного меньше. Следовательно, требуется затрачивать меньше энергии на движение машины. Что касается механических свойств разработки, по словам учёных — углеродное волокно батареи имеет жёсткость 25 ГПа, а потому способно конкурировать с другими широко современными материалами.

Также отмечается, что новая разработка обещает десятикратное улучшение производительности по сравнению с предыдущими попытками создания аккумулятора структурного характера. Но все выдвигаемые амбиции требуют практических доказательств.

Следующим этапом исследований группа попытается заменить алюминиевый положительный электрод тем же материалом — углеродным волокном. По мнению учёных такой подход должен способствовать дальнейшему повышению энергии и механических характеристик системы. Стеклоткань также предполагается заменить более тонкой структурой для ускорения заряда.


При помощи информации: Chalmers