Безмасова АКБ для застосування в сонячних батареях, інтегрованих у електромобілі

Шведські вчені розробили структурну батарею, яка, як стверджується, забезпечує “безмасове” зберігання енергії, оскільки її вага зникає, коли вона стає частиною конструкції, що несе. Пристрій має щільність енергії 24 Вт-ч/кг і призначений для легкої інтеграції у транспортні засоби, що працюють на сонячній енергії.

Вчені з Технологічного університету Чалмерса в Швеції розробили структурну батарею з вуглецевим волокном, яке виступає як електрод, провідник і несучий матеріал.

Структурні батареї – це матеріали з електрохімічними властивостями зберігання енергії, які можуть бути вбудовані в структуру об’єкта, наприклад електромобіля або безпілотника. Їхня основна мета – зменшити вагу самого об’єкта.

Вчені розповіли, що дослідження та розробки “безмасових” батарей розпочалися у 2007 році. За їхніми словами, з того часу основною проблемою було створення пристроїв із хорошими електричними та механічними властивостями. Однак вони стверджують, що їхня батарея на основі вуглецевого волокна має хороші акумулюючі властивості, а також необхідну жорсткість і міцність, щоб бути інтегрованою в конструкцію електромобілів.

“Наша батарея також може бути застосована на даху міських транспортних засобів, таких як рикші та подібні до них, які також покриті сонячними батареями”, – сказав дослідник Лейф Асп в інтерв’ю.

Батарея складається з негативного електрода із вуглецевого волокна (CF) та позитивного електрода на основі алюмінієвої плівки, розділених сепаратором зі скловолокна (GF) у матричному матеріалі структурного батарейного електроліту (SBE).

“CF виступають як носій Li, проводять електрони та зміцнюють матеріал”, – пояснили дослідники. “Аналогічним чином, фольга позитивного електрода забезпечує комбіновану механічну та електричну функціональність”.

Вони також зазначили, що SBE сприяє транспортуванню літій-іону і передає механічні навантаження між волокнами, частинками та шарами пристрою. Продемонстрований акумулятор показав модуль пружності 25 гігапаскалів та міцність на розрив понад 300 мегапаскалів. Модуль пружності вимірює опір матеріалу пружної деформації, а міцність на розрив означає максимальне навантаження, яке може витримати матеріал без руйнування при розтягуванні.

“Акумулятор має щільність енергії 24 Вт-год/кг, що означає приблизно 20-відсоткову ємність порівняно з аналогічними літій-іонними акумуляторами, доступними зараз”, – заявила шведська група. “Але оскільки вага транспортних засобів може бути значно знижена, для руху електромобіля, наприклад, потрібно менше енергії, а нижча щільність енергії також призводить до підвищення безпеки”.

Вони описали батарею у статті “Структурна батарея та її багатофункціональні характеристики”, яка недавно була опублікована в журналі Advanced Energy & Sustainability Research. “Тепер ми тестуватимемо батарею у поєднанні з інтегрованими в транспортний засіб фотоелектричними та аерокосмічними апаратами”, – сказав АСП.

У травні інші вчені з Технологічного університету Чалмерса представили прототип батареї, що перезаряджається, на основі цементу із середньою щільністю енергії 7 Вт-г/м2.

“Ця технологія ідеально підходить для великомасштабного зберігання енергії від ВЕС та СЕС”, – сказав тоді дослідник Лупінг Тан в інтерв’ю. “Вона також ідеально підходить для фотоелектричних установок на дахах і наша основна ідея полягала у виробництві елементів даху з функціями акумулятора для зберігання енергії від фотоелектричних установок”.