Изследователи твърдят, че са създали и тествали „структурна батерия“, която може да зарежда електромобил, спестявайки тонове тегло. Тя би могла да освети смартфони, тънки като кредитни карти и да увеличи пробега на електромобилите със 70%.

Електрическите превозни средства разчитат в голяма степен на големи литиево-йонни батерии, за да изминат дълги разстояния. На този фон изследователите от Технологичния университет „Чалмърс“ се опитват да създадат батерия, която да служи едновременно като товарен материал, който държи автомобила заедно, и да намали теглото.

Като част от работата си по така нареченото „безмасово съхранение на енергия“ изследователският екип в Швеция е разработил батерия, съставена от композит от въглеродни влакна. Тя обещава твърдост, подобна на тази на алуминия, като същевременно е способна да съхранява доста енергия - достатъчно, за да бъде използвана в търговската мрежа, пише New Atlas.

Въглеродните влакна са изключително леки, здрави и устойчиви - и затова са популярни. Въпреки това те са скъп, структурен и екстериорен материал в мощните автомобили - както и критичен в космическите приложения, където всеки грам е от значение.

Нов тип охлаждане сваля потреблението на енергия в центровете за данни с 50%

Но той може да служи и като ефективен електроден материал, когато е разработен по електрохимичен път за тази цел.

Екипът на „Чалмърс“, ръководен от професор Лейф Асп, работи в тази насока от години, като през 2018 г. първоначално публикува проучване, демонстриращо това свойство на въглеродните влакна със специфична подредба на кристалите.

Техният дизайн има енергийна плътност от 30 Wh/kg, което е... не много по автомобилните стандарти. За справка, батерията с капацитет 53 kWh в Hyundai Ioniq 6 е с плътност 153 Wh/kg.

Но това е енергийната плътност на акумулаторен пакет, разположен в кутия. Необходимо е да се добави теглото на цялото структурно шаси на автомобила, за да бъде сравнението справедливо. Тази батерия от въглеродни влакна е проектирана да замени цялата рама, намалявайки значително теглото на превозното средство и освобождавайки място.

Подкрепян от Porsche стартъп изгражда огромен завод за рециклиране на батерии в Германия

Производителите на електромобили могат да правят каквото си искат с това ново уравнение, като се стремят към значително по-леки продукти или запълват освободеното пространство с повече клетки, за да увеличат общото съхранение на енергия.

Резултатите могат да бъдат революционни на практика.

„Направихме изчисления за електрически автомобили, които показват, че те биха могли да се движат до 70% по-дълго от днес, ако имат конкурентни структурни батерии“, казва Асп.

Най-новият прототип на екипа е почти три пъти по-твърд от предишните итерации, като модулът на еластичност е 70 гигапаскала, в сравнение с 25. Екипът твърди, че сега той е способен да поддържа теглото на алуминия, като същевременно тежи много по-малко.

От манган до цинк: Няколко потенциални алтернативи на литиевите батерии за EV

Какво има отвътре?

В конструкцията на батерията се използват въглеродни влакна както в анода, така и в катода, където те служат и като армировка, и като токоприемник. Това отхвърля необходимостта от токоснематели, изработени от тежки материали като мед, както и от метали като кобалт в конструкцията на електродите.

Освен това тази батерия използва полутвърд електролит вместо течен, за да придвижва литиевите йони между клемите си. По този начин тя е по-малко запалима и по-безопасна за използване, въпреки че екипът признава, че все още има някои проблеми с бързото преминаване на йоните през електролита.

Още през 2022 г. университетът си партнира с базираната в Гьотеборг компания за рисков капитал Chalmers Ventures, за да обособи ново предпиятие, наречено Sinonus. През юни компанията назначи нов главен изпълнителен директор, за да задвижи мисията си за комерсиализиране на безмасовото съхранение на енергия с цел да промени начина, по който създаваме автомобили, джаджи и дори лопатки на вятърни турбини.

„Човек може да си представи - казва Асп, - че тънките като кредитна карта мобилни телефони или лаптопи, които тежат наполовина по-малко от днес, са най-близо във времето. Може също така да се окаже, че компоненти като електрониката в автомобилите или самолетите ще се захранват от структурни батерии. Ще са необходими големи инвестиции, за да се посрещнат предизвикателните енергийни нужди на транспортната индустрия, но това е и мястото, където технологията може да има най-голямо значение.“