查爾姆斯理工大學研究人員成功制成碳纖維復合材料制成的電池

　　查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)的研究人員成功地制造出了一種由碳纖維復合材料制成的電池，這種電池與鋁一樣堅硬，能量密度足夠高，可以用于商業用途。當汽車、飛機、輪船或計算機由兼具電池和承重結構功能的材料制造時，重量和能源消耗就會大大減少。

　　世界上最強大的電池

　　使用同時用作電池和結構部件的材料制造車輛或電子產品可以顯著減輕重量和能耗。瑞典查爾姆斯理工大學的一個研究小組在無質量儲能方面取得了重大進展。他們新開發的結構電池有可能將筆記本電腦等設備的重量減半，使手機像信用卡一樣薄，并在一次充電后將電動汽車的續航里程延長70%。

　　查爾姆斯的研究員、《先進材料》上發表的一篇科學文章的主要作者Richa Chaudhary解釋說：“我們成功地制造了一種由碳纖維復合材料制成的電池，其硬度與鋁一樣高，能量密度足以用于商業用途。就像人體骨骼一樣，這種電池同時具有多種功能。”

　　查爾姆斯大學對結構電池的研究已經持續了幾年，還與斯德哥爾摩KTH皇家理工學院的研究人員合作。這一突破發生在2018年，當時Leif Asp教授和他的同事們展示了堅硬、堅固的碳纖維如何通過化學方式儲存電能，引起了全球的關注。據《物理世界》報道，碳纖維可以作為鋰離子電池電極的發現是今年十大科學成就之一。

　　重量更輕，效率更高

　　自2018年以來，研究團隊在提高剛度和能量密度方面取得了長足的進步。2021年，他們達到了一個關鍵的里程碑，電池能夠提供24Wh/kg能量密度，相當于典型鋰離子電池容量的20%左右。如今，他們已將這一數字提高到30Wh/kg。雖然仍低于目前的商用電池，但減輕重量的好處創造了一種新的動力。由于電池是車輛結構的一部分，因此總體上需要更少的能量。

　　查爾姆斯工業與材料科學系教授Leif Asp說：“如果我們要節約能源，考慮子孫后代，投資輕型節能汽車是理所當然的。我們對電動汽車進行了計算，結果表明，如果它們有具有競爭力的結構電池，它們的行駛時間可以比現在長70%。”

　　對于車輛來說，強度對于滿足安全標準至關重要。該團隊開發的結構電池顯著提高了剛度，將彈性模量從25千兆帕提高到70千兆帕(GPa)。這意味著該材料可以像鋁一樣有效地承受載荷，同時重量要輕得多。

　　“就多功能性能而言，新電池是前代電池的兩倍，實際上是世界上最好的電池，”自2007年以來一直參與結構電池研究的Asp評論道。

　　商業化進展

　　從一開始，最終目標就是達到適合商業化的性能水平。隨著持續的研究，通過成立位于瑞典博拉斯的Chalmers Venture公司Sinonus AB，與市場的聯系更加緊密。

　　盡管取得了進展，但還需要更多的工程工作來將生產從小型實驗室批量擴大到消費電子產品或汽車所需的大規模制造。

　　Leif Asp說：“可以想象，重量只有現在一半的像信用卡般的手機或筆記本電腦是最快可以實現的。也可能是汽車或飛機中的電子設備等組件由結構電池供電。這將需要大量投資來滿足運輸業具有挑戰性的能源需求，但這也是該技術可以發揮最大作用的地方?！?/p>