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碳纤维结构电池有望将电动汽车续航里程提高70%

2024-09-20 09:28:48·  来源：汽车测试网  
　

瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员近期取得了重要进展，他们研发出了一种碳纤维结构电池，这种电池不仅可以作为储能设备，还能承担结构负载，进而减轻车辆或设备的整体重量。这种技术有望将电动汽车的续航里程提高多达70%，并对电子设备的设计产生革命性影响。


结构电池的核心创新在于其双重功能：不仅能够储存电能，还能承担设备或车辆的物理支撑作用。这意味着，不再需要传统锂离子电池那样单独存在的电池模块，电池的材料本身就构成了车辆或设备的一部分。这类电池的开发思路被称为“无质量能量存储”，即在不增加额外重量的前提下，提升设备的储能能力。


查尔姆斯大学的研究团队开发的碳纤维结构电池采用了一种碳纤维复合材料，其硬度与铝相当，但重量更轻。这种电池的能量密度为30 Wh/kg，虽然比标准锂离子电池的能量密度低，但其轻质特性使其在整体性能上更具竞争力。此外，这种电池不仅能在电动汽车中使用，还可以广泛应用于移动电话、笔记本电脑等设备中，从而显著减轻设备重量。


碳纤维不仅具有高强度和轻量的特点，还具备极高的电化学潜力。研究人员通过特定的晶体排列设计，使碳纤维既能作为电极材料储存电能，又能提供机械支撑。这样一来，碳纤维电池不仅在承重能力上可媲美铝材料，还能大幅减少铜、铝等重型材料的使用，甚至避免了传统电池设计中对钴等冲突金属的依赖。


研究团队的最新原型电池弹性模量已经从之前的25 GPa提高到70 GPa，这意味着其承重能力和硬度与铝相当，但重量要轻得多。这种设计在阳极和阴极中都使用了碳纤维材料，同时利用了半固态电解质代替传统的液态电解质，降低了电池的易燃性，提升了安全性。不过，研究人员也承认，电解质在大功率应用中的导电效率仍有待提高。


查尔姆斯大学的研究团队已经通过计算得出，使用结构电池的电动汽车行驶里程将提高约70%，因为车体总重量减少，能量利用率提高。这种技术不仅对电动汽车产生深远影响，未来还可用于其他行业，如航空航天、消费电子产品等。


然而，这项技术的大规模商业化还有待进一步研究和开发。目前，查尔姆斯大学已经成立了一个名为Sinonus的初创公司，旨在推动这一技术的产业化。未来几年的研究将集中于提高电池的能量密度、改进电解质性能，以应对大规模应用中的实际挑战。


结构电池的应用不仅限于电动汽车。研究团队预计，未来移动电话、笔记本电脑等电子设备也将因这一技术变得更轻、更薄。例如，移动电话可能薄如信用卡，笔记本电脑的重量将减半。此外，结构电池还可用于制造轻质无人机、手持工具甚至飞机部件，极大地减少这些设备的能源消耗和重量。


尽管面临商业化的挑战，查尔姆斯大学的研究团队对这一技术的前景充满信心。随着进一步的开发和投资，结构电池有望彻底改变能源存储和材料设计的方式，为绿色能源时代铺平道路。


碳纤维结构电池的开发为电动汽车和电子设备的设计带来了全新的思路。通过将储能功能与结构承重功能结合在一起，查尔姆斯大学的研究成果有望大幅提高电动汽车的续航能力，并为消费电子行业带来革命性变化。随着这一技术的进一步发展和商业化，我们有望见证一个更加轻量化、高效能的未来。



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