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最新研究:碳纤维可储存电能,可用于电动汽车

时间:2018-10-25

来源:TechWeb  作者:露天  责编:守一
 
据国外媒体报道,瑞典查尔默斯理工大学(Chalmers University of Technology)最新研究表明,碳纤维可以作为电池电极,直接储存能量。这为电池形态提供了新的可能,未来碳纤维车身可以作为能源系统的一部分。

▲最新研究:碳纤维可储存电能可用于电动汽车车身
 
使用碳纤维材料可大大降低未来飞机和汽车的重量,比如客机如果想要使用电力驱动,就需要比现在的重量轻得多,而为了延长电动汽车单次续航的行驶距离,减轻车身重量也是至关重要的。
 
查尔默斯理工大学材料与计算力学教授Leif Asp对碳纤维执行更多任务的能力进行了研究,例如,它们可以储存能量,而不仅仅是让它作为增强材料来使用。
 
他表示:“这样一来,车身就不仅仅是一个承重元件,还可以充当电池。”“还可以将碳纤维用于其他用途,如收集动能、传感器或能量和数据的导体。”如果所有这些功能都是汽车或飞机机身的一部分,那么重量可以减少50%。
 
Leif Asp教授领导了一个多学科的研究小组,他们最近发表了这项关于碳纤维微观结构如何影响其电化学性质的研究——也就是说,它们在锂离子电池中作为电极工作的能力。到目前为止,这还是一个未开发的研究领域。
 
研究人员研究了不同类型的商用碳纤维的微观结构。他们发现,具有小而不定向晶体的碳纤维具有良好的电化学性能,但相对硬度较低。如果将其与碳素纤维相比,后者具有有大而高度定向的晶体以及更大的硬度,但是后者电化学性质太低,不能用于结构电池。
 
Asp教授说:“我们现在知道了如何制造多功能碳纤维来获得高储能能力,同时保证足够的硬度。”“对汽车等许多应用来说,稍微降低硬度并不是问题。”目前市场主要是昂贵的碳纤维复合材料,其硬度是为飞机使用量身定制的。因此,碳纤维制造商在这方面有一定的潜力来扩大其应用范围。
 
在研究中,具有良好电化学性能的碳纤维的硬度略高于钢,而电化学性能较差的碳纤维硬度仅为钢的两倍多。
 
目前,研究人员正在与汽车和航空工业合作。Leif Asp解释说,对于航空业来说,可能需要增加碳纤维复合材料的厚度,以弥补结构电池刚度的降低。这反过来也会增加它们的储能能力。
 
“最关键的是在系统层面上优化车辆——基于重量、强度、刚度和电化学性能。这对汽车行业来说是一种新的思维方式,汽车行业更习惯于优化单个零部件。结构电池可能不会像传统电池那样高效,但由于它们具有结构承重能力,在系统层面上可以获得很大的收益。
 
他接着说,“此外,结构电池的能量密度较低,会比标准电池更安全,尤其是它们也不会含有任何挥发性物质。”


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