碳纤维可以将能量存储在车辆的车身中

由瑞典查尔姆斯理工大学领导的一项研究表明，碳纤维可以作为电池电极，直接储存能量。这为结构电池开辟了新的机会，碳纤维成为能源系统的一部分。使用这种类型的多功能材料可以有助于显着减轻未来飞机和车辆的重量 - 这是电气化的关键挑战。

客机需要比现在轻得多，才能通电。为了延长每次电池充电的行驶距离，减轻重量对于车辆也是非常重要的。

Chalmers技术大学材料与计算力学教授Leif Asp对碳纤维执行更多任务的能力进行了研究，而不仅仅是作为增强材料。例如，它们可以储存能量。

“车身不仅仅是一个承重元件，而且还可以充当电池，”他说。“也可以将碳纤维用于其他目的，例如收集动能，用于传感器或用于能量和数据的导体。如果所有这些功能都是汽车或飞机机身的一部分，这可以减轻重量高达50%。“

Asp领导了一个多学科研究小组，他们最近发表了一项关于碳纤维微观结构如何影响其电化学特性的研究 - 即他们在锂离子电池中作为电极工作的能力。到目前为止，这是一个尚未开发的研究领域。

研究人员研究了不同类型的市售碳纤维的微观结构。他们发现，具有小且取向不良的晶体的碳纤维具有良好的电化学性能，但相对而言刚度较低。如果将其与具有大的高度取向的晶体的碳纤维进行比较，它们具有更大的刚度，但电化学性能太低而不能用于结构电池。

“我们现在知道应该如何制造多功能碳纤维以获得高储能能力，同时确保足够的刚度，”Asp说。“对于汽车等许多应用来说，刚度的轻微降低并不是问题。市场目前主要是昂贵的碳纤维复合材料，其刚度适合飞机使用。因此，碳纤维制造商有可能扩大其利用率。 “

在该研究中，具有良好电化学性质的碳纤维的类型具有比钢稍高的刚度，而其电化学性质差的类型刚刚超过钢的两倍。

研究人员正在与汽车和航空业合作。Leif Asp解释说，对于航空业来说，可能有必要增加碳纤维复合材料的厚度，以弥补结构电池的刚度降低。反过来，这也会增加其储能能力。

“关键是根据重量，强度，刚度和电化学特性优化系统级别的车辆。这对汽车行业来说是一种新的思维方式，它更多地用于优化单个组件。没有像传统电池那样高效，但由于它们具有结构承载能力，因此可以在系统级别获得非常大的收益。“

他继续说道，“此外，结构电池的低能量密度将使它们比标准电池更安全，特别是因为它们也不含任何挥发性物质。”