Шведски учени са създали структурна батерия, която увеличава пробега на електромобил със 70%
Батерия, създадена от учени от Технологичния университет „ Чалмърс “ (CTH) в Швеция може да усили пробега на електрическите транспортни средства със 70% и да проправи пътя за мобилни устройства, по-тънки от банкова карта.
Технологията е неповторима с потреблението на въглеродни нишки като електроди, което отстрани всеобщо употребяваните метали като мед и алуминий. Това може да се окаже решителен фактор за превъзмогване на главната спънка пред широкомащабната електрификация на превоза – лимитираният пробег.
Въпреки възходящата известност на електрическите транспортни средства, преходът към изцяло електрифициран превоз, независещ от изкопаеми горива остава предизвикателство с доста незнайни. Този проблем е изключително годен за морския и въздушния превоз на дълги дистанции, който изисква енергоемки, само че леки горива, които могат да обезпечат нужните енергийни запаси. Конвенционалните батерии, въпреки и по-екологични, надалеч отстъпват на изкопаемите горива във връзка с силата и тежестта.
Структурните акумулатори оферират елегантно решение на този многостранен проблем, с помощта на способността си да извършват носеща функционалност в структурата на устройството, трансформирайки го от „ мъртво тегло “ във функционален детайл. За транспортните средства това значи освен понижаване на общото тегло, само че също по този начин и понижаване на потреблението на сила, което има директно влияние върху увеличението на пробега.
Изследователският екип, управителен от Лейф Асп, професор по материалознание и изчислителна механика в CTH удостовери, че въглеродните нишки могат да съхраняват електрическа сила и да се употребяват като електроди в литиево-йонни акумулатори.
До 2021 година екипът от учени е нараснал дълготрайността и електрическия потенциал на батерията от 24Wh/kg до 30Wh/kg.
Въпреки, че тези стойности към момента отстъпват на общоприетите литиево-йонни акумулатори, значимо е да се означи, че с цел да бъдат ефикасни, структурните акумулатори не е наложително да реализират същите високи стойности на потенциала. Основното им преимущество се състои в тяхната еластичност и дарба да бъдат интегрирани в дизайна на обещано устройство, като се реализира доста понижаване на общото тегло и енергийната успеваемост.
„ Изчисленията ни демонстрират, че електрическите транспортни средства биха могли да изминат до 70% повече, в сравнение с през днешния ден, в случай че бъдат оборудвани с конкурентни структурни акумулатори. “
се споделя в изказване на Асп
Структурната батерия, създадена в CTH е направена от композитен материал и употребява въглеродни нишки за позитивните и негативните електроди. В предходните версии на батерията сърцевината на позитивния електрод е била направена от алуминиево фолио.
В новата версия откривателите са подхванали новаторски метод и са покрили въглеродните нишки с литиево-железен фосфат (LFP), което доста е подобрило успеваемостта и издръжливостта на батерията. Въглеродните нишки в този план служат освен като електрод, само че и като укрепителен детайл, токоприемник и основа за струпване на литий в катода, като в същото време работят като електрически колектор и деен материал в анода. Това дава опция за основаване на батерия, без да се употребяват обичайни материали като мед или алуминий.
Изследователите са съумели също по този начин да усилят твърдостта на батерията, което ѝ разрешава да устоя на натоварвания, сравними с тези на алуминия, само че при доста по-ниско тегло.
„ Можем да си представим, че доста скоро ще се оферират мобилни телефони с дебелина колкото кредитна карта или преносими компютри с тегло на половина по-малко от сегашните. Ще са нужни огромни вложения, с цел да се посрещнат комплицираните енергийни потребности на транспортната промишленост, само че точно тук тази технология може да има най-значително влияние. “
каза Асп
Друг новаторски аспект на създаването е, че литиевите йони в батерията се движат през полутвърд електролит, което доста понижава риска от пожар – извънредно значимо преимущество за сигурността, изключително в транспортните средства. Към момента обаче батерията не може да обезпечи висока мощ и тази област се е трансформирала в един от целите на екипа от учени.
