Подпишитесь

Большой прорыв в области безмассового накопления энергии

Исследователи из Технологического университета Чалмерса выпустили структурный аккумулятор, который работает в десять раз лучше, чем все предыдущие версии.

Большой прорыв в области безмассового накопления энергии

Он содержит углеродное волокно, которое одновременно служит электродом, проводником и несущим материалом. Их последний исследовательский прорыв прокладывает путь к "безмассовому" хранению энергии в транспортных средствах и других технологиях.

Безмассовое хранение энергии

Аккумуляторы в современных электромобилях составляют большую часть веса автомобиля, не выполняя никакой несущей функции. С другой стороны, структурная батарея - это та, которая работает как источник энергии, так и часть конструкции, например, в кузове автомобиля. Это называется "безмассовым" накопителем энергии, потому что в сущности вес батареи исчезает, когда она становится частью несущей конструкции. Расчеты показывают, что этот тип многофункциональной батареи может значительно снизить вес электромобиля.

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Разработка структурных батарей в Технологическом университете Чалмерса велась в течение многих лет исследований, в том числе и предыдущих открытий, связанных с определенными типами углеродного волокна. Помимо того, что они являются жесткими и прочными, они также обладают хорошей способностью химически накапливать электрическую энергию. Эта работа была названа Physics World одним из десяти крупнейших научных прорывов 2018 года.

Большой прорыв в области безмассового накопления энергии

Первая попытка сделать структурную батарею была предпринята еще в 2007 году, но до сих пор она оказалась трудной для производства батарей с хорошими электрическими и механическими свойствами.

Но настоящее открытие сделало реальный шаг вперед: исследователи из Чалмерса в сотрудничестве с Королевским технологическим институтом KTH из Стокгольма представили структурную батарею со свойствами, которые намного превосходят все, что только можно было наблюдать, с точки зрения накопления электрической энергии, жесткости и прочности. Ее многофункциональные характеристики в десять раз выше, чем у предыдущих структурных прототипов батарей.

Плотность энергии батареи составляет 24 Вт/кг, что означает примерно 20-процентную емкость по сравнению с аналогичными литий-ионными батареями, доступными в настоящее время. Но так как вес автомобиля может быть значительно уменьшен, то для управления электромобилем, например, потребуется меньше энергии, а более низкая плотность энергии также приводит к повышению безопасности. А при жесткости 25 ГПа структурная батарея действительно может составить конкуренцию многим другим широко используемым строительным материалам.

"Предыдущие попытки сделать структурные батареи привели к тому, что ячейки имеют либо хорошие механические свойства, либо хорошие электрические. Но здесь, используя углеродное волокно, нам удалось создать структурную батарею как с конкурентоспособной емкостью хранения энергии, так и с жесткостью", - объясняет Лейф Асп, профессор из Чалмерса и руководитель проекта.


Новая батарея имеет отрицательный электрод из углеродного волокна, а положительный электрод из алюминиевой фольги с литиево-железным фосфатным покрытием. Они разделены стекловолоконной тканью, в электролитной матрице. Несмотря на успех в создании структурной батареи в десять раз лучше, чем все предыдущие, исследователи не стали выбирать материалы, чтобы попытаться побить рекорды по количеству, они хотели исследовать и понять влияние архитектуры материалов и толщины сепаратора.

Сейчас реализуется новый проект, финансируемый Шведским национальным космическим агентством, в рамках которого производительность структурной батареи будет увеличена еще больше. Алюминиевая фольга будет заменена на углеродное волокно в качестве несущего материала положительного электрода, обеспечивающего как повышенную жесткость, так и плотность энергии. Стекловолоконный сепаратор будет заменен на ультратонкий вариант, что даст гораздо больший эффект, а также более быстрые циклы зарядки. Ожидается, что новый проект будет завершен в течение двух лет.

Лейф Асп, который также руководит этим проектом, считает, что такая батарея может достичь плотности энергии 75 Вт/кг и жесткости 75 ГПа. Это сделает батарею примерно такой же прочной, как алюминий, но со сравнительно небольшим весом.

"Структурная батарея нового поколения обладает фантастическим потенциалом". Если посмотреть на потребительские технологии, то в течение нескольких лет вполне возможно изготовить смартфоны, ноутбуки или электрические велосипеды, которые весят в два раза меньше, чем сегодня, и намного компактнее", - говорит Leif Asp.

А в долгосрочной перспективе вполне возможно, что электромобили, электрические самолеты и спутники будут сконструированы с использованием и питаться от структурных батарей".

"Мы действительно ограничены только нашим воображением". В связи с публикацией наших научных статей в этой области мы привлекли к себе большое внимание со стороны компаний разных типов. Понятно, что существует большой интерес к этим легким, многофункциональным материалам", - говорит Лейф Асп. опубликовано econet.ru по материалам techxplore.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet

Источник: https://econet.kz/

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:
, чтобы видеть ЛУЧШИЕ материалы у себя в ленте!
Комментарии (Всего: 0)

    Добавить комментарий

    Когда мы раздражаемся и злы, обижены, по сути, мы на то, что внутренние личные узлы снаружи не развяжет нам никто.... Игорь Губерман
    Что-то интересное