Новая технология снижает вес батарей и повышает их энергоэффективность.
Учёные Технического университета Чалмерса (Швеция) разработали самый прочный аккумулятор в мире, который может увеличить дальность хода электромобилей на 70% и помочь создавать сверхтонкие мобильные устройства. Технология основана на использовании углеродного волокна в качестве электродов, что исключает необходимость в тяжёлых металлах, таких как медь и алюминий. Это решение может устранить одну из главных проблем массового внедрения электротранспорта — ограниченную дальность поездок.
Хотя популярность электромобилей растёт, полностью отказаться от ископаемого топлива пока сложно. Это особенно касается дальних перевозок по морю и воздуху, где требуется лёгкое, но энергоёмкое топливо. Обычные аккумуляторы экологичны, но по плотности энергии уступают ископаемому топливу.
Структурные аккумуляторы способны решить эту проблему, так как они не только накапливают энергию, но и выполняют несущую функцию в транспортных средствах. Это снижает вес конструкции и уменьшает энергопотребление, что увеличивает запас хода. Команда профессора Лейфа Аспа из Чалмерса подтвердила, что углеродные волокна могут накапливать энергию и служить электродами в литий-ионных батареях. К 2021 году учёные повысили плотность энергии батареи до 24 Вт·ч/кг, а затем до 30 Вт·ч/кг.
Хотя эта цифра ниже, чем у стандартных литий-ионных аккумуляторов, структурные батареи не нуждаются в такой высокой ёмкости для эффективности. Их основное преимущество — многофункциональность и интеграция в конструкцию устройства. Это снижает вес и повышает энергоэффективность. Расчёты Аспа показывают, что электромобили с такими батареями могли бы проезжать на 70% больше.
Новая версия аккумулятора ю создана из композитного материала с углеродными волокнами для электродов. Ранее для положительного электрода использовали алюминиевую фольгу, но теперь волокна покрыты литий-железо-фосфатом (LFP), что увеличило прочность и эффективность батареи. Углеродное волокно не только служит электродом, но и укрепляет конструкцию, заменяя металлы вроде меди и алюминия.
Кроме того, исследователи повысили жёсткость аккумулятора, что позволяет ему выдерживать нагрузки, сравнимые с алюминием, но при меньшем весе. Это открывает перспективы создания ультратонких мобильных устройств и более лёгких ноутбуков. Лейф Асп отмечает, что крупные инвестиции необходимы для удовлетворения энергетических нужд транспорта, но именно в этой области технология может дать наибольший эффект.
Также аккумулятор использует полутвёрдый электролит, что снижает риск возгорания, делая его безопаснее для транспорта.
Читать далее:
Студент с помощью ИИ за месяц собрал дома термоядерный реактор и получил плазму
Посмотрите, как изменилась Земля за последние 1,8 млрд лет
Назван простой способ снизить риск развития болезни Альцгеймера
Обложка: Henrik Sandsjö / Chalmers University of Technology