皮下:轻薄的电池可能会给电动汽车带来革命性的变化

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哥德堡查尔默斯理工大学和斯德哥尔摩第KTH皇家理工学院的科学家们发明了一种无质量能量存储的新方法,利用碳纤维复合材料替代传统锂离子电池中的阳极和阴极材料,产生了一种更坚硬的储能材料,具有铝的强度,但更轻。虽然当前该材料的能量密度低于传统电池,但仍有可能提高到每公斤75Wh,以满足电动汽车的技术要求。虽然成本高也是一个挑战,但研究人员希望这种方法可以在未来得到广泛应用,推动电动汽车的发展。

锂离子电池组的重量是电动汽车技术的主要缺点之一,不仅是动态的,还因为携带更多重量四处行驶需要更多能量。由于电动汽车都是关于可持续性的,这是适得其反的。但是,如果传统的电池可以被抛弃,取而代之的是一种可以集成到汽车结构部件中的电动蓄电池技术,从而根本不会增加汽车的重量呢? 哥德堡查尔默斯理工大学和斯德哥尔摩第KTH皇家理工学院的科学家们可能在他们所谓的无质量能量存储方面找到了答案。 瑞典人的想法可以追溯到20世纪60年代的大奖赛,当时BRM和Lotus首次使用发动机和变速器作为底盘的结构部分,节省了传统太空舱的重量。无质量储能是一种现代的等价物,它将锂离子电化学集成到一种可以制造汽车的结构材料中:碳纤维复合材料。 现有的锂离子电池有碳负极(阳极)和金属氧化物正极(阴极),这两种电极都可以吸收锂离子,因为它们在充放电过程中通过电解液从一个迁移到另一个。 瑞典的这项研究项目始于2007年,已经发明了一种使用碳纤维形成阳极的方法,阴极由涂有磷酸铁膜的铝箔制成,在电解液混合物中用玻璃纤维布隔开。一种新的概念用碳纤维代替了铝箔作为正极,并将其与更薄的隔板结合在一起,从而产生了一种更坚硬的储能材料,具有铝的强度,但更轻。 最初的研究集中在碳纤维的微观结构上。科学家们发现,晶体较小且取向较差的纤维的硬度低于晶体较大且取向较好的纤维,但具有良好的电化学性质,使其成为合适的阳极和阴极材料。结构碳纤维市场更多地关注高档飞机专用材料,但硬度略有下降对汽车使用来说不是问题。 尽管前景看好,但这种新材料的能量密度不如传统电池。例如,第一阶段版的能量密度按重量计算为每公斤24Wh(或完整电池组的每公斤40Wh),仅为起亚e-Niro 64kWh电池的17%。然而,失去这样大小的传统电池将使汽车的重量减轻约460公斤,并对续航里程和性能产生戏剧性的有利影响。 那么问题将是,有多少材料可以被融入到汽车的结构中,以及如何在减轻重量和降低能量密度之间进行权衡。参与该项目的人员希望,采用碳纤维阳极和阴极的第二阶段版本的能量密度可以达到每公斤75Wh。 尽管它还处于早期阶段,成本也将不可避免地成为一个挑战,但将一种材料纳入汽车结构中的潜力是显而易见的,这种结构不仅能够储存能量为牵引电机供电,还能为加热、照明和空调等辅助设备供电,或者储存通过再生制动回收的能量。 这种材料也可能被证明很适合不断发展的电动汽车架构,这种架构可以从一开始就考虑到无质量的能量存储。 迈凯轮骗过了老爷车

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标签: 汽车新闻 技术

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2024-08-13 22:04:18

轻薄的电池将会极大地推动电动汽车的发展,开启新的电动出行时代。