Ученые представили аккумулятор, который одновременно служит корпусом и источником энергии
Ученые из Технологического университета Чалмерса представили на Всемирном экономическом форуме новые данные о структурных аккумуляторных композитах, которые были ранее признаны форумом одной из главных развивающихся технологий 2025 года. Последние исследования показывают, что эти материалы достигли уровня производительности, позволяющего им одновременно служить как элементами накопления энергии, так и основными несущими конструкциями в промышленных применениях.
Структурные батареи спроектированы для того, чтобы выдерживать механические нагрузки, параллельно накапливая электроэнергию. Эта двойная функциональность позволяет батарее стать фактически каркасом или корпусом изделия, устраняя необходимость в отдельном тяжелом аккумуляторном блоке. Как пояснили руководители исследовательской группы профессор Лейф Асп и доцент Йоханна Сюй, новейшая версия этого материала демонстрирует многофункциональные свойства, близкие к энергетической плотности традиционных литий-ионных аккумуляторов и механической жесткости металлов, таких как алюминий и титан.
Архитектура материала основана на композите, использующем углеродное волокно как для положительного, так и для отрицательного электродов. Использование естественной электропроводности углеродного волокна устраняет необходимость в тяжелых токосъемниках, обычно изготовленных из меди или алюминия, что дополнительно снижает общий вес системы. В отличие от обычных батарей с жидким электролитом, в этой структурной батарее используется полутвердый электролит. Этот выбор материала способствует переносу ионов лития между полюсами, одновременно повышая общую безопасность элемента за счет снижения риска теплового разгона и возгорания.
Исследователи отмечают, что необходима дальнейшая работа для увеличения мощности в соответствии с высокими промышленными требованиями, однако текущие результаты свидетельствуют о готовности технологии для значительных отраслевых инвестиций. Снижение веса имеет существенное значение для многих секторов. В потребительской электронике это может привести к созданию ноутбуков, которые весят вдвое меньше современных моделей, или мобильных телефонов с гораздо более тонким корпусом. На транспорте ожидаются немедленные применения в производстве дронов и ручных инструментов. В долгосрочной перспективе материал предназначен для использования в автомобильной и аэрокосмической отраслях, где его можно интегрировать в шасси транспортных средств или фюзеляжи самолетов для повышения энергоэффективности.
По словам профессора Аспа, расчеты для электромобилей показывают, что они могли бы проезжать на 70 процентов больше на одном заряде при наличии конкурентоспособных структурных батарей. Он подчеркнул, что разработка норм и стандартов безопасности станет необходимым шагом для широкого внедрения структурных аккумуляторных композитов. Если эти рамки будут установлены, технология, как ожидается, обеспечит измеримые экологические и экономические выгоды за счет снижения расхода материалов и улучшения запаса хода и эффективности электрифицированных транспортных систем.