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瑞典新研究:碳纤维可作电池电极储存电能,或使车辆减重50%

据外媒报道,瑞典查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)的一项研究表明,碳纤维可用作电池电极,直接储存电能。

该项研究为结构电池开辟了新机遇,使碳纤维能够成为能源系统的一部分。此种多功能材料还能显著减轻未来飞机和车辆的重量,有助于解决电气化的关键挑战。为了延长每次电池充电后的续航里程,减重对车辆来说非常重要。

查尔姆斯理工大学材料与计算力学教授Leif Asp表示:“汽车车身不仅仅是一个承重元件,还可充当电池。”除了研究碳纤维作为增强材料可实现的功能之外,Leif Asp教授还研究碳纤维材料可储存能量。Asp补充说:“碳纤维还可用作其他功能,例如为传感器或能量和数据的导体收集动能。如果所有上述功能都可在汽车上实现,那么汽车重量可减少50%。”

Asp是多学科研究小组的负责人,最近,该小组发表了一项有关碳纤维微观结构如何影响电化学特性的研究,即碳纤维作为锂离子电池电极的潜力。到目前为止,该研究领域是一个尚未开发的全新领域。

研究人员研究了不同类型的商用碳纤维的微观结构,发现有小但是质素差晶体的碳纤维具良好的电化学性能,但是强度降低;而有大且质素好晶体的碳纤维强度更好,但是电化学性能太低,无法用于结构电池。但是,在该研究中,具良好电化学性能的碳纤维仍比钢的强大略高。

研究人员目前正与汽车和航空业合作。Leif Asp认为,对于航空业来说,可能有必要增加碳纤维复合材料的厚度,以弥补结构电池的刚度,同时可增加其储能能力。此外,根据重量、强度、刚度和电化学特性系统优化车辆是关键。结构电池可能不如传统电池高效,但是其具承重能力,从系统上来看,具很大的成本效益。而且,因具更低能量密度,结构电池不含挥发物质,因而比传统电池更安全。

该项研究由瑞典创新局(Vinnova)、瑞典能源署(Swedish Energy Agency)、瑞典科学研究委员会(Swedish Research Council)以及Alistore欧洲研究所提供资助。

作者:余秋云

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