從電動汽車到無人機,電池在能量密度和自身重量上一直難以得到很好的平衡。據(jù)報道,來自查爾默斯理工大學的研究團隊在“無質(zhì)量”碳纖維電池項目上取得了重大突破,特點是通過讓電池兼作結(jié)構(gòu)部件,以減輕整車的設(shè)計重量。
研究人員介紹,該電池由碳纖維制成的負極和磷酸鋰鐵涂覆鋁箔制成的正極組成,兩者被用作結(jié)構(gòu)電解質(zhì)基質(zhì)的玻璃纖維織物隔開。這樣既可以像常規(guī)電池一樣在電極之間傳輸鋰離子,又有助于將機械負載分散到結(jié)構(gòu)的不同部分,可以稱之為“無質(zhì)量”的儲能設(shè)備。如果用這種電池取代經(jīng)典的鋰離子電池,并將之集成到電動汽車中,則整車重量有望極大減輕。只需消耗更少的能量,便可驅(qū)動電動汽車的行進。從理論上來說,這種新型電池確實可以擺脫傳統(tǒng)電池的部分缺點,不給車輛增加任何“額外”的重量,是理想的供電材料;在實際應(yīng)用中,其能量密度僅為24 Wh/kg,約為當前鋰離子電池的20%;材料剛度25 GPa,可與其他常用材料相媲美。
項目負責人表示,在性能提升10倍后,研究團隊開始將精力放到其他新目標上,比如計劃使用碳纖維代替正極中的鋁材料,以進一步提升能量和機械性能。此外用更薄的材料取代玻璃纖維織物,以實現(xiàn)更快充電。預(yù)計此類電池有望達成75 Wh/kg的能量密度和75 GPa的剛度(與鋁材相當),但重量卻要輕得多??梢哉f,從電動汽車到消費電子產(chǎn)品,該新型電池的潛力非常大。