В любых электронных и электронно-механических устройствах, работа которых прямо зависит от их степени автономности, большое значение имеет вес батареи. Это особенно чувствуется в электромобилях, где аккумулятор сильно утяжеляет вес конструкции. Разработчики нашли весьма своеобразное решение этой проблемы – отдельную батарею убрать вообще. Вернее, сделать аккумулятор частью конструкции.

Структурные батареи

Во множестве случаев вес аккумуляторной батареи является сдерживающим фактором для развития устройств. Можно было бы и мобильный телефон заставить работать неделю в активном режиме, вот только вес его возрастёт до неподъёмных величин. Это же касается любого другого устройства: ёмкость аккумулятора растёт с гораздо меньшей скоростью, чем его вес. Над решением этой проблемы уже много лет работают исследователи из Технологического университета Чалмерса. Началом всех работ послужило создание ими совершенно новых видов углеродного волокна. Именно углеволокно стало основой для создания нового вида батарей, структурных аккумуляторов.

Главное отличие структурных аккумуляторов – возможность использования их в качестве полезных частей конструкции. На текущий момент батарея, хоть и служит источником энергии, но только увеличивает вес и занимает критически важное место. Исследователи решили встроить батарею в устройство, чтобы сама его конструкция могла накапливать энергию.

Многофункциональный аккумулятор

В любом устройстве аккумуляторная батарея является балластом, увеличивающим размеры или создающим дополнительную нагрузку. Эту ситуацию можно изменить, если заставить её выполнять полезную работу, к примеру, использовать её в качестве несущей конструкции. Для этого пришлось радикально поменять подход к созданию аккумуляторов, чем и решили заняться в Технологическом университете Чалмерса. Основой для батареи послужило углеволокно нескольких видов. Новый аккумулятор назвали безмассовым из-за его ключевой особенности – батареи, как отдельного компонента, существовать не будет.

Путём многочисленных экспериментов исследователям удалось подобрать состав и структуру углеродного волокна, обладающие 30% прочности алюминия, что не является пределом. Углеволокно используется как несущее вещество, электрод и проводник. В качестве второго электрода применяется алюминиевая плёнка, покрытая литиевым фосфатом железа. На сегодняшний день удалось добиться плотности энергии 24 Вт/кг, по сравнению с литий-ионным аккумулятором это немного, но конструкция будет совершенствоваться. Алюминиевый электрод собираются заменить углеволоконным, разработав для этого нужный состав. Как ожидается, прочность батареи также удастся увеличить в три раза, приблизив показатели к алюминию.

Новой технологией заинтересовались многочисленные производители. Одним же из основных предназначений структурных аккумуляторов станет производство электромобилей. Учитывая прочность аккумуляторов, ими можно будет заменить несущие элементы. Батарея буквально станет частью конструкции, а итоговая масса автомобиля существенно уменьшится: ему больше не придётся таскать в себе большой и тяжёлый аккумулятор. Даже в случае, если существенно увеличить объём батарей не удастся, это не будет иметь большого значения. Уменьшившийся вес снизит нагрузку и увеличит автономность. Эту же технологию можно будет использовать и для производства других видов электроники.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!