Ученые создали «невесомую» батарею — аккумулятор станет частью каркаса устройств
Шведские исследователи разработали аккумулятор из композитного углеродного волокна, который можно использовать для создания корпусов и каркасов приборов. Батарея фактически не будет иметь отдельного веса.
Исследователям из Технологического университета Чалмерса, Швеция, удалось создать батарею из композитного углеродного волокна, которая такая же жесткая, как алюминий, и достаточно энергоемкая для коммерческого использования. Автомобили, самолеты, корабли или компьютеры возможно строить из материала, который одновременно работает как аккумулятор. Из-за отсутствия необходимости в отдельных аккумуляторах вес устройств ощутимо уменьшится.
По приблизительным оценкам, материал-аккумулятор может вдвое уменьшить вес ноутбука или сделать мобильный телефон таким же тонким, как кредитная карта. Запас хода электромобиля на одной зарядке возрастет на 70%.
Исследования структурных батарей продолжаются в университете много лет. Когда в 2018 году профессор Лейф Асп и его коллеги опубликовали свои первые результаты о том, как жесткие, прочные углеродные волокна могут хранить электрическую энергию химическим путем, этот прогресс привлек огромное внимание. Новость о том, что углеродное волокно может работать как электроды в литий-ионных батареях, стремительно распространилась. Издание Physics World отнесло это достижение к десяти крупнейшим прорывам года.
С тех пор исследовательская группа продолжила развитие своей концепции повышения как жесткости, так и плотности энергии. Предыдущая веха была достигнута в 2021 году, когда плотность энергии аккумулятора составляла 24 Вт-ч/кг, что означает примерно 20% емкости сопоставимой литий-ионной батареи. Теперь плотность составляет 30 Вт-ч/кг. Хотя это все еще меньше, чем у современных аккумуляторов, у новых совсем другие условия работы. Когда батарея является частью конструкции, а также может быть изготовлена из легкого материала, общий вес автомобиля значительно уменьшается. Тогда для работы, например электромобиля, требуется не так много энергии.
Разработанная концепция батареи базируется на композитном материале и содержит углеродное волокно как положительный и отрицательный электроды, где положительный электрод покрыт фосфатом лития и железа. Углеродное волокно, которое используется в материале электродов, является многофункциональным. В аноде оно действует как арматура, а также как электрический коллектор и активный материал. В катоде оно действует как усилитель, токосъемник и каркас для лития.
В батарее ионы лития транспортируются между клеммами через полутвердый электролит, а не жидкий, что является сложной задачей, когда речь идет о получении высокой мощности. Для этого нужны дополнительные исследования. Но такая конструкция способствует повышению безопасности батареи благодаря снижению риска пожара.
«Инвестиции в легкие и энергоэффективные транспортные средства являются само собой разумеющимся делом, если мы хотим экономить на энергии и думать о будущих поколениях. Мы провели расчеты по электромобилям, которые показали, что они могли бы ездить на 70% дольше, чем сегодня, если бы они имели конкурентоспособные структурные батареи», — говорит руководитель исследования Лейф Асп, профессор кафедры промышленности и материаловедения в Чалмерси.
Что касается транспортных средств, существуют высокие требования к конструкции, которая должна быть достаточно прочной, чтобы соответствовать нормам безопасности. Ученые повысили жесткость и упругость материала. Он может выдерживать нагрузки так же хорошо, как и алюминий, но при меньшем весе. С самого начала целью было достичь производительности, которая позволила бы коммерциализировать технологию. Параллельно с продолжающимся исследованием укрепляются связи с рынком. Однако впереди еще много работы, прежде чем батареи сделают шаг от лаборатории до производства в больших масштабах.
Гигантская «песчаная батарея» может на неделю обеспечить теплом целый город в Финляндии
Источник: SciTechDaily
Favbet Tech – это IT-компания со 100% украинской ДНК, которая создает совершенные сервисы для iGaming и Betting с использованием передовых технологий и предоставляет доступ к ним. Favbet Tech разрабатывает инновационное программное обеспечение через сложную многокомпонентную платформу, способную выдерживать огромные нагрузки и создавать уникальный опыт для игроков.
