某大學(xué)研究人員說，他們已經(jīng)制造并測試了一種"結(jié)構(gòu)電池"，它能為設(shè)備或電動汽車的底盤提供能量，從而減輕重量。它可以讓智能手機(jī)薄如信用卡，筆記本電腦的重量減輕一半，電動汽車的續(xù)航能力提高70%。

電動汽車在很大程度上依賴于大型鋰離子電池來實(shí)現(xiàn)長距離行駛。該大學(xué)的研究人員想知道，他們能否制造出一種電池，既能作為承重材料將汽車固定在一起，又能減輕重量。

作為他們所謂的"無質(zhì)量能量存儲"工作的一部分，該研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種由碳纖維復(fù)合材料制成的電池。這種電池的硬度與鋁相似，同時還能儲存相當(dāng)多的能量，足以用于商業(yè)用途。

當(dāng)然，碳纖維具有令人難以置信的輕質(zhì)、高強(qiáng)度和高剛度，因此在高性能汽車的結(jié)構(gòu)和外觀材料中很受歡迎，盡管價格昂貴，但它也是航空航天應(yīng)用中的關(guān)鍵材料，因?yàn)樵谶@些應(yīng)用中，每一克都至關(guān)重要。

但如果為此目的進(jìn)行電化學(xué)工程設(shè)計，它也可以作為一種有效的電極材料。某團(tuán)隊(duì)多年來一直致力于這方面的研究，并于 2018 年發(fā)表了一項(xiàng)研究，首次證明了具有特定晶體排列的碳纖維的這一特性。

新電池設(shè)計的能量密度為 30 Wh/kg，以汽車標(biāo)準(zhǔn)來看......并不算高。

但這只是電池組放在盒子里的能量密度；要進(jìn)行公平的比較，還必須加上整車結(jié)構(gòu)底盤的重量，因?yàn)檫@種碳纖維結(jié)構(gòu)電池的設(shè)計目的是取代整個車架，減輕整車的重量，同時釋放空間。

電動汽車和設(shè)備制造商可以利用這一新的等式，或者大幅減輕產(chǎn)品重量，或者在騰出的空間中重新填充更多電池，以提高整體儲能能力。

這些結(jié)果在實(shí)踐中可能是革命性的。某教授說："我們對電動汽車進(jìn)行了計算，結(jié)果表明，如果電動汽車采用具有競爭力的結(jié)構(gòu)電池，其行駛時間可比現(xiàn)在延長 70%。"

該團(tuán)隊(duì)的最新原型的硬度幾乎是之前迭代產(chǎn)品的三倍，彈性模量從 25 千兆帕斯卡提高到 70 千兆帕斯卡。該團(tuán)隊(duì)表示，現(xiàn)在它的硬度和承重能力與鋁材相當(dāng)，但重量卻輕得多。

這種電池設(shè)計在陽極和陰極中都使用了碳纖維，碳纖維還能起到加固和集流的作用。這樣就不需要銅等重型材料制成的電流收集器，也不需要在電極設(shè)計中使用鈷等沖突金屬。

此外，這種電池使用半固態(tài)電解質(zhì)而不是液態(tài)電解質(zhì)在端子之間移動鋰離子。因此，它的易燃性更低，使用起來也更安全--不過研究小組承認(rèn)，要讓離子快速通過電解質(zhì)，以滿足大功率應(yīng)用的需要，還存在一些問題。這方面還需要更多的研究。

是的，這只是另一種實(shí)驗(yàn)室電池，因此，這些下一代電動汽車和設(shè)備還需要幾年的時間，但大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化已在醞釀之中。

早在 2022 年，該大學(xué)就與某風(fēng)險投資公司合作，成立了一家新公司。該公司于今年 6 月任命了新的首席執(zhí)行官，以推動無質(zhì)量儲能的商業(yè)化，從而改變我們制造汽車、小工具甚至風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的方式。

項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)人說："我們可以想象，信用卡般輕薄的移動電話或重量只有現(xiàn)在一半的筆記本電腦在時間上是最接近的。汽車或飛機(jī)上的電子設(shè)備等部件也可能由結(jié)構(gòu)電池提供動力。這將需要大量投資，以滿足運(yùn)輸業(yè)具有挑戰(zhàn)性的能源需求，但這也是該技術(shù)能夠發(fā)揮最大作用的地方。"