編譯/露天

【TechWeb】10月21日消息，據國外媒體報道，瑞典查爾默斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）最新研究表明，碳纖維可以作為電池電極，直接儲存能量。這為電池形態(tài)提供了新的可能，未來(lái)碳纖維車(chē)身可以作為能源系統的一部分。

最新研究：碳纖維可儲存電能 可用于電動(dòng)汽車(chē)車(chē)身

使用碳纖維材料可大大降低未來(lái)飛機和汽車(chē)的重量，比如客機如果想要使用電力驅動(dòng)，就需要比現在的重量輕得多，而為了延長(cháng)電動(dòng)汽車(chē)單次續航的行駛距離，減輕車(chē)身重量也是至關(guān)重要的。

查爾默斯理工大學(xué)材料與計算力學(xué)教授Leif Asp對碳纖維執行更多任務(wù)的能力進(jìn)行了研究，例如，它們可以?xún)Υ婺芰?，而不僅僅是讓它作為增強材料來(lái)使用。

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他表示:“這樣一來(lái)，車(chē)身就不僅僅是一個(gè)承重元件，還可以充當電池。”“還可以將碳纖維用于其他用途，如收集動(dòng)能、傳感器或能量和數據的導體。”如果所有這些功能都是汽車(chē)或飛機機身的一部分，那么重量可以減少50%。

Leif Asp教授領(lǐng)導了一個(gè)多學(xué)科的研究小組，他們最近發(fā)表了這項關(guān)于碳纖維微觀(guān)結構如何影響其電化學(xué)性質(zhì)的研究——也就是說(shuō)，它們在鋰離子電池中作為電極工作的能力。到目前為止，這還是一個(gè)未開(kāi)發(fā)的研究領(lǐng)域。

研究人員研究了不同類(lèi)型的商用碳纖維的微觀(guān)結構。他們發(fā)現，具有小而不定向晶體的碳纖維具有良好的電化學(xué)性能，但相對硬度較低。如果將其與碳素纖維相比，后者具有有大而高度定向的晶體以及更大的硬度，但是后者電化學(xué)性質(zhì)太低，不能用于結構電池。

Asp教授說(shuō):“我們現在知道了如何制造多功能碳纖維來(lái)獲得高儲能能力，同時(shí)保證足夠的硬度。”“對汽車(chē)等許多應用來(lái)說(shuō)，稍微降低硬度并不是問(wèn)題。”目前市場(chǎng)主要是昂貴的碳纖維復合材料，其硬度是為飛機使用量身定制的。因此，碳纖維制造商在這方面有一定的潛力來(lái)擴大其應用范圍。

在研究中，具有良好電化學(xué)性能的碳纖維的硬度略高于鋼，而電化學(xué)性能較差的碳纖維硬度僅為鋼的兩倍多。

目前，研究人員正在與汽車(chē)和航空工業(yè)合作。Leif Asp解釋說(shuō)，對于航空業(yè)來(lái)說(shuō)，可能需要增加碳纖維復合材料的厚度，以彌補結構電池剛度的降低。這反過(guò)來(lái)也會(huì )增加它們的儲能能力。

“最關(guān)鍵的是在系統層面上優(yōu)化車(chē)輛——基于重量、強度、剛度和電化學(xué)性能。這對汽車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō)是一種新的思維方式，汽車(chē)行業(yè)更習慣于優(yōu)化單個(gè)零部件。結構電池可能不會(huì )像傳統電池那樣高效，但由于它們具有結構承重能力，在系統層面上可以獲得很大的收益。

他接著(zhù)說(shuō)，“此外，結構電池的能量密度較低，會(huì )比標準電池更安全，尤其是它們也不會(huì )含有任何揮發(fā)性物質(zhì)。”