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瑞典查爾姆斯大學(xué)和瑞典皇家理工學(xué)院的科研人員合作制造出一種性能參數(shù)為現(xiàn)有產(chǎn)品10倍的結(jié)構(gòu)電池，這種電池由碳纖維制成，也可作為電極、導(dǎo)線和承載材料，為在運(yùn)輸載具上實(shí)現(xiàn)“無(wú)質(zhì)量”能量存儲(chǔ)鋪平了道路。

在目前的電動(dòng)運(yùn)輸載具中，電池占了重量的很大一部分，卻無(wú)法擔(dān)負(fù)任何承載功能。而結(jié)構(gòu)電池既能供電又能承載，可以大大減小電動(dòng)載具的重量。查爾姆斯大學(xué)在結(jié)構(gòu)電池開(kāi)發(fā)方面已進(jìn)行了多年的研究，包括先前研究中涉及的某些類(lèi)型碳纖維。這些碳纖維除了有很好的剛度和強(qiáng)度外，還具有良好的化學(xué)存儲(chǔ)電能的能力。

查爾姆斯大學(xué)雖然早在2007年就開(kāi)始嘗試制造結(jié)構(gòu)電池，但此前制造具有良好電氣和機(jī)械性能的電池還是非常是困難的。

該團(tuán)隊(duì)此次研發(fā)的結(jié)構(gòu)電池使用碳纖維作為負(fù)極，涂覆有磷酸鐵鋰的鋁箔作為正極，碳纖維充當(dāng)主體材料既存儲(chǔ)能量，還可傳導(dǎo)電子，避免了對(duì)銅和銀導(dǎo)體的需求，進(jìn)一步減輕了重量。碳纖維和鋁箔都有助于提高結(jié)構(gòu)電池的力學(xué)性能，兩種電極材料在結(jié)構(gòu)電解質(zhì)基質(zhì)中通過(guò)玻璃纖維織物分隔。電解質(zhì)的任務(wù)是在電池的兩個(gè)電極之間傳輸鋰離子，同時(shí)也在碳纖維和其他部件之間傳遞載荷。

該電池的能量密度為24Wh/kg，雖然只是目前可用的同類(lèi)鋰離子電池的20%，但是由于可以大大減輕載具的重量，因此也減少了驅(qū)動(dòng)載具所需的能量，較低的能量密度有助于增加安全性。同時(shí)，該結(jié)構(gòu)電池的剛度為25GPa，與許多常用的建筑材料相當(dāng)。

該項(xiàng)目是由查爾默斯理工大學(xué)和瑞典皇家理工學(xué)院（KTH）合作進(jìn)行的，電池的電解質(zhì)量由KTH開(kāi)發(fā)，研究人員來(lái)自五個(gè)不同學(xué)科：材料力學(xué)，材料工程，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用電化學(xué)以及纖維和聚合物技術(shù)。

盡管他們成功地制造出了比現(xiàn)有電池都好十倍的結(jié)構(gòu)電池，但研究人員們并沒(méi)有選擇通過(guò)嘗試不同的材料來(lái)進(jìn)一步打破記錄，而是希望通過(guò)研究來(lái)了解材料架構(gòu)和隔板厚度的影響。

目前，該團(tuán)隊(duì)正在一項(xiàng)新項(xiàng)目的資助下進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)電池的性能，鋁箔將被碳纖維取代作為的承載材料，從而同時(shí)提高剛度和能量密度。玻璃纖維隔板將被超薄的隔板替代，這將帶來(lái)更大的效果以及更快的充電周期。新項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在兩年內(nèi)完成，據(jù)科研人員估計(jì)，新的結(jié)構(gòu)電池的能量密度可以達(dá)到75Wh/kg，剛度可以達(dá)到75 GPa，電池的強(qiáng)度與鋁差不多，但重量要輕得多。