+22 голоса |
Аккумуляторы составляют значительную часть веса современных электромобилей и не выполняют никаких других функций помимо хранения энергии. Но если такая батарея становится структурной, например, частью несущей конструкции кузова автомобиля, то её вес как бы исчезает, размываясь в общем весе машины. Расчеты показывают, что использование такого «невесомого» источника питания может значительно снизить вес электромобилей и электовелосипедов.
Первая попытка создания структурных батарей восходят к 2007 году, но до последнего времени инженерам не удавалось найти разумный компромисс между хорошими электрическими и прочностными свойствами «невесомого аккумулятора».
Однако теперь их разработка сдвинулась с мёртвой точки: исследователи из двух крупнейших технологических университетов Швеции – Технологического университета Чалмерса и Королевского технологического института в Стокгольме – представили структурную батарею, которая превосходит всё, что было создано ранее, как с точки зрения хранения электроэнергии, так и прочности. Её характеристики в десять раз выше, чем у предыдущих прототипов структурных батарей.
По удельной плотности энергии (24 Втч/кг), новая разработка примерно в пять раз уступает коммерческим литий-ионным батареям. Но поскольку вес электромобиля может быть значительно уменьшен, для его движения потребуется меньше энергии, кроме того меньшая плотность энергии ведёт к повышению безопасности. А по жесткости (25 ГПа) эта структурная батарея может конкурировать со многими широко используемыми конструкционными материалами.
Анод сделан из углеволокна, а катод – из алюминиевой фольги с покрытием из фосфата лития/железа. Их разделяет структура из стекловолокна, которая также служит жёсткой матрицей для электролита.
На очереди у разработчиков уже следующая версия структурной батареи, в которой алюминиевую фольгу заменят углеволокном, а стекловолоконный разделитель станет сверхтонким. Благодаря этому, как надеются исследователи, им удастся улучшить не только жёсткость (до 75 ГПа) и энергоёмкость (до 75 Вт ч/кг), но и скорость перезарядки. Завершить этот проект, финансируемый Шведским национальным космическим агентством, планируется в течение двух лет.
Более подробно об этой работе рассказывается в статье, которая вышла в журнале Advanced Energy & Sustainability Research.
Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365
+22 голоса |