Тяжелые и громоздкие батареи серьезно ограничивают возможности нового электрического транспорта. Интересную альтернативу традиционным способам аккумулирования энергии предлагают инженеры из Швеции.
Они сообщили о прорыве в создании "невесомой" батареи, которая может служить одновременно и источником энергии, и структурным компонентом автомобиля или самолета. Пока у нее не очень высокая плотность энергии, но уже в следующей фазе исследований она будет увеличена втрое.
Читайте также: В Германии електрокросовер Dacia Spring стоит 11 тысяч евро
Команда из Технического университета Чалмерса, несколько лет изучала структурные батареи. И пришла к выводу, что лучше всего использовать в качестве материала углеродное волокно, обладающее отличными и хорошо изученными механическими свойствами, а также способностью, после определенной обработки, выполнять функции электрода.
В 2018 году ученые опубликовали исследование, описывающее разновидность углеволокна с нужным расположением кристаллов, которое обеспечивает необходимую транспорту прочность и электрохимическую производительность при хранении энергии. Теперь, желая найти практическое применение своим идеям, они изготовили структурную батарею из углеволокна, которая в десять раз эффективнее предыдущей версии.
Батарея состоит из отрицательного электрода из углеволокна и положительного из алюминиевой фольги покрытой литий-железо-фосфатом. Они разделены электролитом из стекловолокна, который переносит ионы лития, как в обычной батарее, но при этом помогает распределять механическую нагрузку на различные элементы структуры, сообщает New Atlas.
Авторы называют этот аккумулятор “невесомым”, потому что, в отличие от традиционных батарей, он не увеличивает массу автомобиля или самолета, во всяком случае, в теории. Однако, ради этого пришлось пойти на некоторые компромиссы. Например, в батарее плотность энергии 24 Вт г/кг, что примерно в пять раз хуже, чем у современного литий-ионного аккумулятора.
С другой стороны, если интегрировать такую батарею в электромобиль вместо обычного литий-ионного аккумулятора, машина будет весить намного меньше, и ей потребуется меньше энергии для передвижения. А что касается механических свойств, то “невесомый” аккумулятор выдерживает давление в 25 ГПа и может конкурировать в прочности с другими материалами.
В следующей фазе своих исследований шведские ученые намерены заменить алюминий на углеволокно, чтобы увеличить производительность и механические показатели батареи, а фибергласс станет тоньше, чтобы ускорить зарядку. В таком варианте она сможет обеспечить плотность энергии уже в 75 Вт г/кг и сохранить прочность алюминия при меньшей массе.