瑞典新研究：碳纖維可作電池電極儲存電能

據(jù)外媒報道，瑞典查爾姆斯理工大學(xué)（Chalmers University of Technology）的一項研究表明，碳纖維可用作電池電極，直接儲存電能。

該項研究為結(jié)構(gòu)電池開辟了新機遇，使碳纖維能夠成為能源系統(tǒng)的一部分。此種多功能材料還能顯著減輕未來飛機和車輛的重量，有助于解決電氣化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。為了延長每次電池充電后的續(xù)航里程，減重對車輛來說非常重要。

查爾姆斯理工大學(xué)材料與計算力學(xué)教授Leif Asp表示“汽車車身不僅僅是一個承重元件，還可充當(dāng)電池。”除了研究碳纖維作為增強材料可實現(xiàn)的功能之外，Leif Asp教授還研究碳纖維材料可儲存能量。Asp補充說“碳纖維還可用作其他功能，例如為傳感器或能量和數(shù)據(jù)的導(dǎo)體收集動能。如果所有上述功能都可在汽車上實現(xiàn)，那么汽車重量可減少50％。”

Asp是多學(xué)科研究小組的負(fù)責(zé)人，最近，該小組發(fā)表了一項有關(guān)碳纖維微觀結(jié)構(gòu)如何影響電化學(xué)特性的研究，即碳纖維作為鋰離子電池電極的潛力。到目前為止，該研究領(lǐng)域是一個尚未開發(fā)的全新領(lǐng)域。

研究人員研究了不同類型的商用碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)有小但是質(zhì)素差晶體的碳纖維具良好的電化學(xué)性能，但是強度降低；而有大且質(zhì)素好晶體的碳纖維強度更好，但是電化學(xué)性能太低，無法用于結(jié)構(gòu)電池。但是，在該研究中，具良好電化學(xué)性能的碳纖維仍比鋼的強大略高。

研究人員目前正與汽車和航空業(yè)合作。Leif Asp認(rèn)為，對于航空業(yè)來說，可能有必要增加碳纖維復(fù)合材料的厚度，以彌補結(jié)構(gòu)電池的剛度，同時可增加其儲能能力。此外，根據(jù)重量、強度、剛度和電化學(xué)特性系統(tǒng)優(yōu)化車輛是關(guān)鍵。結(jié)構(gòu)電池可能不如傳統(tǒng)電池高效，但是其具承重能力，從系統(tǒng)上來看，具很大的成本效益。而且，因具更低能量密度，結(jié)構(gòu)電池不含揮發(fā)物質(zhì)，因而比傳統(tǒng)電池更安全。

該項研究由瑞典創(chuàng)新局（Vinnova）、瑞典能源署（Swedish Energy Agency）、瑞典科學(xué)研究委員會（Swedish Research Council）以及Alistore歐洲研究所提供資助。

作者余秋云