Ученые из технологического университета Чалмерса в Швеции разработали конструктивную батарею с углеродным волокном, которое действует как электрод, проводник и несущий материал. Структурные батареи – это материалы с электрохимическими свойствами хранения энергии, которые могут быть встроены в структуру объекта, такого как электромобиль или дрон. По сути, они направлены на снижение веса самого объекта.

Ученые заявили, что их аккумулятор на основе углеродного волокна обладает хорошими накопительными свойствами, а также необходимой жесткостью и прочностью для интеграции в конструкцию электромобилей.

«Наши аккумуляторные батареи также могут быть применены к крыше городских автомобилей и аналогичных транспортных средств, которые также покрыты солнечными батареями», – сказал исследователь Лейф Asp.

Батарея состоит из отрицательного электрода из углеродного волокна (CF) и положительного электрода на алюминиевой пленке, разделенных стекловолоконным сепаратором в матричном материале структурного электролита батареи (SBE).

«CF действуют как хозяин для Li, проводят электроны и укрепляют материал, – объяснили исследователи. – Точно так же фольга положительного электрода обеспечивает комбинированные механические и электрические функции».

Они также отметили, что SBE способствует переносу литий-ионных ионов и передает механические нагрузки между волокнами, частицами и слоями устройства. Продемонстрированная батарея показала модуль упругости 25 гигапаскалей и предел прочности при растяжении, превышающий 300 мегапаскалей. Модуль упругости измеряет сопротивление материала упругой деформации, а предел прочности при растяжении относится к максимальной нагрузке, которую материал может выдержать без разрушения при растяжении.

«Батарея имеет плотность энергии 24 Вт · ч / кг, что означает примерно 20-процентную емкость по сравнению с сопоставимыми литий-ионными батареями, доступными в настоящее время, – заявила шведская группа. – Но поскольку вес транспортных средств может быть значительно уменьшен, для управления электромобилем, например, потребуется меньше энергии, а меньшая плотность энергии также приведет к повышению безопасности».

«Эта технология идеально подходит для крупномасштабного хранения энергии ветра и солнца, – сказал исследователь Лупинг Тан. – Она также идеально подходит для крышных фотоэлектрических систем, и наша основная идея заключалась в том, чтобы производить элементы крыши с функциями батарей для хранения энергии от фотоэлектрических панелей».