Batterija strutturali multi-funzjonali tal-fibra tal-karbonju żviluppata b'suċċess! Mistennija li żżid il-firxa ta 'vetturi elettriċi b'70%.
Meta karozzi, ajruplani, vapuri, jew kompjuters huma magħmula b'materjal li jista' jservi kemm bħala batterija kif ukoll bħala struttura li ġġorr it-tagħbija, il-piż tagħhom u l-konsum tal-enerġija jitnaqqsu b'mod sinifikanti. Skont karta ppubblikata fl-10 fl-aħħar ħarġa ta’Materjali Avvanzati, tim ta 'riċerka mill-Università tat-Teknoloġija ta' Chalmers fl-Isvezja għamel progress fil- "ħażna ta 'enerġija mingħajr massa" u żviluppa batterija strutturali multifunzjonali tal-fibra tal-karbonju. Din il-batterija tista 'tnaqqas bin-nofs il-piż tal-laptops, tagħmel smartphones irqaq daqs karti ta' kreditu, jew iżżid il-firxa ta 'vetturi elettriċi b'70% fuq ħlas wieħed.
Ricardo Chaudhry, riċerkatur fl-Università tat-Teknoloġija ta 'Chalmers, iddikjara li l-batterija strutturali li żviluppaw hija magħmula minn komposti tal-fibra tal-karbonju, b'ebusija komparabbli mal-aluminju, u densità tal-enerġija suffiċjenti għal applikazzjoni kummerċjali. Batterija strutturali hija materjal li jista 'kemm jaħżen l-enerġija kif ukoll iġorr tagħbijiet. Li l-materjali tal-batteriji jsiru parti integrali mill-istruttura attwali tal-prodott ifisser li prodotti bħal vetturi elettriċi, drones, għodda li jinżammu fl-idejn, laptops u smartphones jistgħu jiksbu piż imnaqqas.
Il-vetturi elettriċi jiddependu fil-biċċa l-kbira fuq batteriji kbar tal-jone tal-litju għall-ivvjaġġar fuq distanzi twal. Riċerkaturi fl-Università tat-Teknoloġija ta’ Chalmers riedu jaraw jekk jistgħux joħolqu batterija li sservi bħala materjal li ġġorr it-tagħbija biex iżżomm il-vettura flimkien filwaqt li tnaqqas ukoll il-piż. Bħala parti mill-proġett ta '"ħażna ta' enerġija mingħajr massa", it-tim ta 'riċerka Żvediż żviluppa batterija magħmula minn komposti tal-fibra tal-karbonju. Din il-batterija għandha ebusija simili għall-aluminju u tista 'taħżen ammont konsiderevoli ta' enerġija, u tagħmilha adattata għal użu kummerċjali
Il-batteriji tal-fibra tal-karbonju huma mistennija li jaħżnu l-enerġija u jappoġġaw tagħbijiet b'mod simili għall-batteriji tal-aluminju.
Tabilħaqq, il-fibra tal-karbonju hija magħrufa għall-ħfief inkredibbli, is-saħħa għolja u r-riġidità għolja tagħha, li tagħmilha għażla popolari fil-materjali strutturali u estetiċi ta 'vetturi ta' prestazzjoni għolja. Minkejja l-ispiża għolja tiegħu, huwa wkoll materjal kritiku fl-applikazzjonijiet aerospazjali, fejn kull gramma tgħodd. Madankollu, jekk iddisinjat b'inġinerija elettrokimika għal dan il-għan, jista 'jservi wkoll bħala materjal ta' elettrodu effettiv. Immexxi mill-Professur Leif Asp, it-tim ta 'Chalmers ilu jirriċerka f'dan il-qasam għal ħafna snin u ppubblika studju fl-2018 li l-ewwel wera din il-proprjetà ta' fibri tal-karbonju b'arranġament speċifiku tal-kristall.
Ir-riċerkaturi Xia Zhenyuan, Ricardo Chaudhry, u l-Professur Leif Asp ilhom jistudjaw il-kunċett ta 'ħażna ta' enerġija mingħajr massa għal ħafna snin.
Id-densità tal-enerġija tad-disinn il-ġdid tal-batterija hija 30 Wh/kg, li, mill-istandards tal-karozzi, mhix partikolarment għolja. Bħala referenza, id-densità nominali tal-enerġija tal-pakkett tal-batterija ta '53 kWh tal-Hyundai Ioniq 6 hija 153 Wh/kg (PDF). Madankollu, din iċ-ċifra tirrappreżenta biss id-densità tal-enerġija tal-pakkett tal-batteriji li jinsab f'kaxxa; għal paragun ġust, il-piż tal-istruttura kollha tal-vettura għandu jiġi kkunsidrat ukoll. Id-disinn ta 'din il-batterija strutturali tal-fibra tal-karbonju għandu l-għan li jissostitwixxi x-chassis kollu, u jnaqqas il-piż ġenerali tal-vettura filwaqt li jillibera l-ispazju.
Il-manifatturi tal-vetturi elettriċi u tat-tagħmir jistgħu jisfruttaw din l-ekwazzjoni ġdida biex jew inaqqsu b'mod sinifikanti l-piż tal-prodott jew jużaw l-ispazju meħlus biex iżidu aktar batteriji, u b'hekk itejbu l-kapaċità ġenerali tal-ħażna tal-enerġija.
Dawn ir-riżultati jistgħu jkunu rivoluzzjonarji fil-prattika. Asp iddikjarat, "Aħna wettaqna kalkoli fuq vetturi elettriċi, u r-riżultati jindikaw li jekk vetturi elettriċi jadottaw batteriji strutturali kompetittivi, il-ħin tas-sewqan tagħhom jista 'jiġi estiż b'70% meta mqabbel mal-mudelli attwali."
L-ebusija tal-aħħar prototip tat-tim hija kważi tliet darbiet dik tal-iterazzjonijiet preċedenti, bil-modulu elastiku jiżdied minn 25 GPa għal 70 GPa. It-tim isostni li l-ebusija tiegħu u l-kapaċità li ġġorr it-tagħbija issa huma komparabbli mal-aluminju, iżda huwa ħafna eħfef.
Dan id-disinn tal-batterija jutilizza fibra tal-karbonju kemm fl-anodu kif ukoll fil-katodu, li sservi wkoll biex issaħħaħ u tmexxi l-elettriku. Bħala riżultat, m'hemmx bżonn ta 'materjali tqal bħar-ram biex joħolqu kolletturi kurrenti, u lanqas m'hemm rekwiżit li jintużaw metalli ta' kunflitt bħall-kobalt fid-disinn tal-elettrodu.
Dan id-disinn tal-batterija juża materjali tal-fibra tal-karbonju kemm għall-anodu kif ukoll għall-katodu.
Barra minn hekk, din il-batterija timpjega elettrolit semi-solidu minflok elettrolit likwidu biex tiffaċilita l-moviment tal-joni tal-litju bejn it-terminali. Bħala riżultat, huwa inqas fjammabbli u aktar sikur biex jintuża-għalkemm it-tim ta 'riċerka jirrikonoxxi li għad hemm sfidi biex il-jonji jitħallew jgħaddu malajr mill-elettrolit biex jissodisfaw it-talbiet ta' applikazzjonijiet ta 'qawwa għolja. Hemm bżonn ta' aktar riċerka f'dan il-qasam.
Tabilħaqq, din hija biss batterija prototip tal-laboratorju ieħor, għalhekk dawn il-vetturi u l-apparati elettriċi tal-ġenerazzjoni li jmiss se jieħdu bosta snin oħra biex jiżviluppaw. Madankollu, il-produzzjoni u l-kummerċjalizzazzjoni fuq skala kbira diġà għaddejjin. Sa mill-2022, l-università ssieħbet mad-ditta ta 'kapital ta' riskju Chalmers Ventures f'Gothenburg biex tistabbilixxi kumpanija ġdida msejħa Sinonus. Din il-kumpanija ħatret CEO ġdid f'Ġunju ta 'din is-sena biex imexxi l-kummerċjalizzazzjoni ta' ħażna ta 'enerġija mingħajr massa, li tista' tbiddel il-mod kif nipmanifatturaw karozzi, aġġeġġi, u anke xfafar tat-turbini tar-riħ.
Asp stqarr, "Nistgħu naħsbu telefowns ċellulari li huma rqaq daqs karta ta' kreditu jew laptops li jiżnu biss nofs dak li jagħmlu issa huma l-eqreb f'termini ta' skeda ta' żmien. Komponenti bħall-elettronika fil-karozzi jew l-ajruplani jistgħu wkoll ikunu mħaddma minn strutturali. batteriji Dan se jirrikjedi investiment sinifikanti biex jissodisfa t-talbiet ta 'sfida tal-enerġija tal-industrija tat-trasport, iżda dan huwa fejn it-teknoloġija jista' jkollha l-akbar impatt."
