Учени разработиха иновативни батерии за електромобили „без маса“

Изследователи от шведския Технически университет „Чалмърс“ са успели да създадат „структурна“ батерия, която съдържа въглеродни влакна, служещи едновременно като електрод, проводник и носещ материал. Най-новият пробив на учените проправя пътя към съхранението на енергия чрез батерии без маса в превозните средства и други технологии, пише Electric Hybrid Vehicle Technology.

Батериите, използвани в електрическите автомобили, съставляват голяма част от теглото на превозното средство, без да изпълняват някаква носеща функция. Структурната батерия, от друга страна, работи както като източник на захранване, така и като част от конструкцията - например в каросерията на автомобила. Това се нарича съхранение на енергия „без маса“, тъй като по същество теглото на батерията не се отчита, когато стане част от носещата конструкция. Изчисленията показват, че този тип многофункционални батерии биха могли значително да намалят теглото на електрическото превозно средство. 

Разработването на структурни батерии в Технологичния университет „Чалмърс“ е предхождано от дългогодишни изследвания, включително предишни открития, включващи различни видове въглеродни влакна. Освен че са твърди и здрави, тези батерии имат и способността да съхраняват електрическа енергия по химически начин. Технологията е определена от Physics World като едно от десетте най-големи научни постижения за 2018 г.

Първият опит за изграждане на структурна батерия датира от 2007 г., като се оказва трудно да се произведе прототип, който да е с добри електрически и механични свойства.

Но сега учените успяват да направят значителна крачка напред, представяйки структурна батерия с характеристики, които далеч надхвърлят всичко, постигнато до момента.

Нейната многофункционална производителност е десет пъти по-голяма от предишните структурни прототипи.

Батерията има енергийна плътност от 24 ватчаса на килограм (Wh/kg). Но тъй като тази технология ще помогне теглото на превозните средства да бъде значително намалено, това дава възможност за редуциране и на необходимото количество енергия за задвижване на автомобила, като по-ниската енергийна плътност води до повишена безопасност.

И с твърдост от 25 гигапаскала (GPa), структурната батерия наистина може да се конкурира с редица често използвани строителни материали.

Новата батерия има отрицателен електрод, изработен от въглеродни влакна, и положителен електрод, изработен от алуминиево фолио, покрито с литиево-железен фосфат. Те са разделени от фибростъклена тъкан в електролитна матрица.

Сега е в ход нов проект, финансиран от Шведската национална космическа агенция, където производителността на структурната батерия ще бъде допълнително увеличена. Алуминиевото фолио ще бъде заменено с въглеродни влакна като носещ материал в положителния електрод, осигурявайки както повишена твърдост, така и по-добра енергийна плътност.

Сепараторът от фибростъкло ще бъде заменен с ултратънък вариант, който ще даде много по-голям ефект - както и по-бързи цикли на зареждане. Очаква се новият проект да бъде завършен до две години.