Изследователи разработиха батерия от въглеродни влакна, която олекотява електрическите автомобили и самолети (снимка: Sinonus)
Нов вид батерия, направена от въглеродни влакна, може да направи електрическите коли и самолети с 50% по-леки. Този материал служи за двойна цел: действа както като структурен компонент, но едновременно с това и като източник на енергия.
Батерията от въглеродни влакна, разработена от Sinonus – дъщерно дружество, отделено от Технологичния университет Чалмърс (CTU) – цели да трансформира транспортната индустрия. Лекият акумулатор има потенциал да намали теглото на автомобили и самолети с до 50%. Материалът функционира както като структурен компонент, така и като източник на електричество за двигателите.
„Предишните опити за създаване на структурни батерии доведоха до появата на клетки с добри механични свойства или добри електрически свойства. Но тук, използвайки въглеродни влакна, ние успяхме да проектираме структурна батерия както с конкурентен капацитет за съхранение на енергия, така и с твърдост“, каза Лейф Асп, професор по материална и изчислителна механика в CTU.
Постижението на екипа може да помогне за разработване на по-леки, по-ефективни електрически превозни средства с увеличен пробег и по-леки самолети с намален разход на гориво.
Оптимизация на системно ниво
„Чрез заместване на част от структурния материал в различни приложения с нашия многофункционален композит е възможно да се увеличи капацитетът за съхранение на електричество без добавяне на тегло или обем“, обясни изпълнителният директор на Sinonus Маркус Зетерстрьом. „Алтернативно, той може да намали теглото и обема на системата, като същевременно поддържа капацитета на батерията“.
По отношение на енергийната плътност на материала учените признават, че в момента тя варира между 25-50% от тази на конвенционалната литиево-йонна батерия. Според Асп, докато структурните батерии може да не постигнат същото ниво на ефективност като традиционните батерии, тяхната структурна товароносимост позволява значителни подобрения на ниво система.
„Ключът е да се оптимизират превозните средства на ниво система – въз основа на теглото, здравината, твърдостта и електрохимичните свойства. Това е различен начин на мислене за автомобилния сектор, който е свикнал повече да оптимизира отделните компоненти“, отбеляза Асп.
Рожба на години изследвания
Разработването на структурни батерии е резултат от много години изследвания, включително предишни открития, включващи определени видове въглеродни влакна.
Още през 2018 г. изследователите на CTU установиха, че структурни батерии, базирани на въглеродни влакна, могат значително да намалят теглото на превозните средства и самолетите. По-късно, през 2021 г., те постигнаха важен пробив, като обявиха структурна батерия с десет пъти по-висока производителност от всички предишни версии.
Тази батерия използва въглеродни влакна като електрод, проводник и носещ товар едновременно, демонстрирайки енергийна плътност от 24 Wh/kg, приблизително 20% спрямо сравнимите литиево-йонни батерии.
Сега вече се говори за подобрена жизнеспособност на технологията, като Sinonus дори замени AAA батерии с такива от въглеродни влакна в устройства с ниска енергийна консумация.
Компанията се фокусира върху развитието на технологията за по-големи приложения, включително електрически превозни средства и самолети, и активно си сътрудничи с партньори от индустрията, за да ускори интегрирането на иновативния материал в техните проекти.