«Невесомый» аккумулятор из углеволокна заменит металлические детали электрических авто и самолетов - «Технологии»
Ученые из Технического университета Чалмерса разработали аккумуляторную батарею, которая может одновременно выполнять функции и источника энергии, и структурного элемента, например, элемента кузова автомобиля или самолета. В основе изобретения лежит углеволокно, которое известно, как отличными механическими свойствами, так и качествами, позволяющими использовать его как материал для электрода.
Впервые о создании подобного устройства исследовательская группа сообщила в 2018 году. Теперь ученые говорят, что получили батарею из углепластика, которая по своим качествам на порядок превосходит их предыдущие разработки.
Инновационный аккумулятор состоит из слоя углеродного волокна, играющего роль отрицательного электрода, покрытой фосфатом железа алюминиевой фольги, являющейся положительным электродом, и разделяющей их стеклоткани, которая служит электролитной матрицей и придает изделию жесткость.
Ученые называют свой аккумулятор «невесомым», так как установка его на транспортное средство вместо обычных элементов кузова теоретически не приведет к увеличению веса всей конструкции. Основой недостаток батарей из углеволокна — низкая плотность энергии. Этот показатель составляет 24 Вт•ч/кг, что примерно в 5 раз ниже, чем у современных литий-ионных аккумуляторов.
С другой стороны, использование батарей на основе углепластика позволит сделать электрический транспорт более легким и, следовательно, расходующим меньше энергии на свое перемещение.
По механическим свойствам новые аккумуляторы не уступают некоторым материалам, широко используемым в традиционных конструкциях транспортных средств. Так, его модуль упругости составляет 25 ГПа, а предел прочности при растяжении — более 300 МПа.
В ближайшем будущем ученые намерены заменить лежащую в основе положительного электрода алюминиевую фольгу на углеволокно, чтобы повысить возможности по сохранению энергии и механическую прочность батареи. Стеклоткань планируется сделать более тонкой, что позволит увеличить скорость зарядки аккумуляторов.
Руководитель проекта Лейф Асп предполагает, что у усовершенствованной разработки плотность энергии может достигать 75 Вт•ч/кг, а модуль упругости — 75 ГПа. То есть батарея будет прочной, как алюминий, но значительно более легкой. Это открывает широкие возможности по созданию с ее использованием уникальных по характеристикам транспортных средств и бытовой электроники.
Источник: chalmers.se
И будьте в курсе первыми!
