Ученые создали батарею, которая наконец-то откроет возможность хранения энергии без массы:
- Ученые создали безмассовую структурную батарею, которая в 10 раз лучше прежней.
- Элемент аккумуляторной батареи показал хорошие результаты в ходе структурных и энергетических испытаний, и в дальнейшем планируется его усовершенствование.
- Структурные батареи снижают вес и могут произвести революцию в области электромобилей и самолетов.
В ходе новаторского исследования ученые создали структурную батарею, которая в 10 раз лучше, чем в любом предыдущем эксперименте.
Что такое структурная батарея и почему она так важна? Этот термин относится к устройству хранения энергии, которое также может нести вес как часть конструкции — например, если бы все стойки в вашем доме были батареями, или если бы электрический забор также поддерживал стену.
В статье исследователи из Технологического университета Чалмерса и Королевского технологического института KTH в Швеции рассказывают, как работает их «безмассовая» структурная батарея.
Основной вариант использования — электромобили, где буквально огромное количество батарей занимает массу места и не вносит вклад в фактическую структуру автомобиля. Фактически, эти автомобили должны быть специально спроектированы для перевозки массы батарей.
Но что, если бы каркас автомобиля мог удерживать энергию? «Благодаря своей многофункциональности структурные композитные батареи часто называют «без массовыми накопителями энергии», и они обладают потенциалом произвести революцию в будущем дизайне электромобилей и устройств», — объясняют исследователи.
Чтобы создать структурную батарею, ученые наложили буферную стеклянную «ткань» между положительным и отрицательным электродом, затем наполнили ее полимерным электролитом космической эры и высушили в печи. В результате получилась прочная, плоская ячейка батареи, которая хорошо проводит ток и выдерживает испытания на растяжение во всех направлениях.
Совокупность качеств батареи (или «многофункциональность») делает ее в 10 раз лучше любой предыдущей безмассовой батареи — над этим проектом ученые работают с 2007 года.
Технологический университет Чалмерса пишет в пресс-релизе:
«Аккумулятор имеет плотность энергии 24 Вт·ч/кг, что означает примерно 20-процентную емкость по сравнению с сопоставимыми литий-ионными аккумуляторами, доступными в настоящее время. Но поскольку вес транспортных средств может быть значительно уменьшен, для вождения электромобиля, например, потребуется меньше энергии, а более низкая плотность энергии также приводит к повышению безопасности. А при жесткости 25 ГПа структурный аккумулятор действительно может конкурировать со многими другими обычно используемыми строительными материалами».
Ученые говорят, что следующим шагом будет еще большее улучшение производительности, замена алюминиевой фольги в электроде на материал из углеродного волокна и утончение сепаратора. Это может привести к аккумулятору, который вырабатывает 75 Вт·ч/кг энергии и имеет жесткость 75 ГПа, устанавливая новые рекорды для безмассовых аккумуляторов, а также значительно уменьшая их вес.
Помимо электромобилей, исследовательская группа упоминает электро велосипеды, спутники и ноутбуки как технологии, которые могли бы использовать безмассовые батареи. Могут быть и другие приложения, которые мы сегодня вообще не считаем электрическими.
Одно из самых захватывающих потенциальных применений — это самолеты, которые ученые изо всех сил пытаются сделать электрическими из-за огромного веса существующих аккумуляторных технологий. Обычные самолеты, а также вертикальные взлетно-посадочные транспортные средства могли бы стать электрическими, используя безмассовые батареи. Они могли бы даже объединить безмассовые структурные батареи с солнечными панелями, чтобы хранить то, что они впитывают для последующего использования.
Прочитайте что такое взгляд в будущее