如今的电动汽车中,电池占了汽车重量的很大一部分,没有任何承重功能。另一方面,结构电池既是电源又是结构的一部分;例如,在汽车车身。这被称为“无质量”储能,因为当电池成为承重结构的一部分时,它的重量就消失了。计算表明,这种多功能电池可以大大减轻电动汽车的重量。

研究人员开发了一种结构电池,使用碳纤维作为负极,磷酸铁锂涂层铝箔作为正极。碳纤维充当了锂的宿主,因此储存了能量。由于碳纤维也能导电,因此避免了使用铜和银导体,从而进一步减轻了重量。碳纤维和铝箔对结构电池的力学性能都有贡献。两种电极材料由结构电解质基质中的玻璃纤维织物隔开。电解质的任务是在电池的两个电极之间传递锂离子,同时也在碳纤维和其他部件之间传递机械负荷。

该电池的能量密度为24 Wh/kg,这意味着与目前可用的同类锂离子电池相比,其容量约为20%。但由于车辆的重量可以大大降低,例如,驾驶一辆电动汽车所需的能量将更少,而更低的能量密度也会提高安全性。结构电池的硬度为25gpa,可以与其他常用的建筑材料竞争。

在进一步的工作中,结构电池的性能将得到提高。铝箔将被碳纤维取代,作为正电极中的承重材料,提供更高的刚度和能量密度。玻璃纤维分离器将被超薄的变体所取代,这将带来更大的效果以及更快的充电周期。

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本文首次发表于《华尔街日报》2021年7月号金宝搏官网杂志。

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