研究人员将一种基于碳纤维的结构电池描述为“无质量”的储能设备

文／陈根

从只能飞行这么长时间的电动飞机到每几百英里需要停车充电的电动汽车，重型、笨重的电池是这些类型车辆行驶距离的巨大限制因素。

现在，查尔默斯理工大学的科学家们则声称他们在这些常规储能技术上取得了重大突破，研究人员展示了一种新型的“无质量”电池，可以同时作为车辆的动力源和结构部件。

其中，碳纤维是这项研究的关键支柱，因为碳纤维具有卓越和众所周知的机械性能，以及当以正确的方式设计时可以作为电极材料。事实上，早在2018年，科学家们就发表了一项研究，描述了一种碳纤维的形式，其晶体排列恰到好处，既能为车辆制造提供所需的刚度，也为储能提供必要的电化学性能。

作为将这项研究转化为现实世界应用努力的一部分，研究人员现在生产了一种基于碳纤维的结构电池，其性能是之前任何版本的10倍。研究人员将其描述为“无质量”的储能设备，因为与常规电池不同，它不会给车辆增加任何额外的重量，至少在理论上是如此。

也就是说，如果这种电池被集成到电动汽车中，汽车的重量就会小得多，因此仅需要更少的能量来推动它穿过地面。至于其力学性能，该团队表示，该材料的刚度为25 GPa，可以与其他常用的建筑材料竞争。

当然，该储能设备也必然面对其局限。比如，电池的能量密度为24 Wh／kg，这大约是当今锂离子电池容量的20％。可以说，利用碳纤维，研究人员成功设计出一种既具有竞争力的储能能力和刚性的结构电池，或将为新能源汽车的发展提供更多的动力。