Тънка и лека: нова батерия ще увеличи пробега на е-колите

Шведски учени разработиха нов тип структурна батерия на базата на въглеродни влакна, покрити с тънък слой полимер с добавка на литиево-железен фосфат
(снимка: Chalmers University of Technology | Henrik Sandsjö)

Учени от Швеция направиха пробив в разработването на структурни батерии. Нова, ултра-тънка и ултра-лека батерия има 10 пъти по-добри характеристики отколкото образците в предишни експерименти.

Основното приложение на такива батерии са електрическите превозни средства, но новата технология отваря перспективи за използване и в електрически велосипеди, сателити, лаптопи и дори самолети.

Нов тип структурна батерия

Изследователите от Технологичния университет Чалмърс в Гьотеборг създадоха лабораторен образец на иновативна батерия, която въпреки че е изключително тънка и лека, е много издръжлива. Според учените, с такава батерия пробегът на електрическите превозни средства може да се увеличи със 70%.

Разработчиците наричат своето изобретение „безмасово устройство за съхранение на енергия”. Енергийният капацитет на батерията първоначално е бил 24 Wh/kg, което е само 20% от нивото на съвременните литиево-йонни батерии, но вече достига 30 Wh/kg. Тъй като за направата ѝ са използвани въглеродни влакна, батерията е ултра лека и същевременно много твърда. Подобно на литиево-йонните батерии, тя може да бъде част от силовата структура на устройствата.

Структурните батерии съдържат различни материали – както източници на енергия, така и части от устройството, в което се използват, например тялото на електрически автомобил. От тук идва и първото им основно предимство – намаляват теглото на устройството и увеличават здравината му. Разбира се, такива батерии могат да се използват в смартфони или лаптопи.

Досега обаче структурните батерии имаха малък капацитет и лоши механични свойства. Изследователите от Швеция са решили този проблем, като са разработили нов тип структурна батерия на базата на въглеродни влакна, покрити с тънък слой полимер с добавка на литиево-железен фосфат.

Предимство в дебелината и теглото

Учените твърдят, че техният източник на енергия има предимство в дебелината – смартфон с такава батерия може да стане тънък колкото банкова карта. За електрическите превозни средства това също е обещаващо предимство, тъй като батериите са разположени под пода и заемат част от пространството в купето.

Батерията има ниска енергийна плътност по стандартите за електромобили: 30 Wh/kg. За сравнение, корейският електрически седан Ioniq 6 има батерия с енергийна плътност 153 Wh/kg. Но по-тънката и по-лека батерия ще направи възможно увеличаването на пробега на електрическите превозни средства с приблизително 70%, при запазване на приемливи тегло и размери.

Сред другите предимства на новата технология е използването на по-малко метали, не само обикновени, но и редки. Структурните батерии са по-малко податливи на пожар, тъй като елиминират течния електролит. Все пак технологията ще се нуждае от много тестови изпитания през цялата 2025 година, преди масовото ѝ внедряване.

Учените признават, че съхраняването на електричество във въглеродни влакна може никога да не бъде толкова ефективно, колкото при традиционните батерии. Но на ниво система могат да се постигнат големи ползи чрез елиминиране на обемистите батерии.

Една от целите на екипа е да наложи своите батерии в авиацията. Материалът, от който са направени, ще се превърне в силов елемент на конструкцията, елиминирайки необходимостта от използване на отделен обемист акумулаторен блок. Този иновативен подход към съхранението на енергия може да революционизира всичко – от електрически самолети до вятърни турбини.