Δομικές μπαταρίες: Η επόμενη μεγάλη επανάσταση στην αποθήκευση ενέργειας [Video]

Επιστήμονες από τα δύο μεγάλα τεχνικά πανεπιστήμια της Σουηδίας έχουν αναπτύξει μια «δομική μπαταρία» που είναι δέκα φορές καλύτερη από οποιαδήποτε προηγούμενη έκδοση. Η μπαταρία περιέχει ανθρακονήματα που χρησιμεύουν τόσο ως ηλεκτρόδια όσο και ως αγωγοί, καθώς επίσης αποτελούν ταυτόχρονα μέρος του φέροντος δομικού υλικού. Οι Σουηδοί ερευνητές ανέφεραν τις πρώτες επιτυχίες αυτής της προσέγγισης το 2018. Ο όρος «δομική μπαταρία» είναι ο όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τις μπαταρίες που λειτουργούν τόσο ως πηγή ενέργειας όσο και ως μέρος της δομής, για παράδειγμα σε ένα αμάξωμα αυτοκινήτου.

Αρχικά, η νέα μπαταρία θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε smartphones, φορητούς υπολογιστές ή ηλεκτρικά ποδήλατα. Μακροπρόθεσμα, ωστόσο, σύμφωνα με αυτούς που συμμετέχουν στο έργο, θα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε ηλεκτρικά αυτοκίνητα, αεροσκάφη ή δορυφόρους.

Το ερευνητικό έργο εκτελείται από κοινού από το Chalmers University of Technology και το KTH Royal Institute of Technology και χρηματοδοτείται από το ερευνητικό πρόγραμμα Clean Sky II της Ευρωπαϊκής Επιτροπής και την Πολεμική Αεροπορία των ΗΠΑ. Στην τρέχουσα κατάσταση της έρευνας, το Πανεπιστήμιο Chalmers αναφέρει ότι η μπαταρία έχει ενεργειακή πυκνότητα 24 Wh / kg και ακαμψία 25 GPa.

domikes battaries

Ο Leif Asp (στην παραπάνω φωτογραφία δεξιά), καθηγητής του Τεχνικού Πανεπιστημίου Chalmers και επικεφαλής του έργου λέει ότι «Οι προηγούμενες προσπάθειες για κατασκευή δομικών μπαταριών είχαν ως αποτέλεσμα στοιχεία με καλές μηχανικές ιδιότητες ή καλές ηλεκτρικές ιδιότητες. Αλλά τώρα, χρησιμοποιώντας ανθρακονήματα, καταφέραμε να σχεδιάσουμε μια δομική μπαταρία με ανταγωνιστική ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας και ακαμψία.»

Η καινοτόμος μπαταρία κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας ανθρακονήματα ως αρνητικό ηλεκτρόδιο και φύλλα αλουμινίου επικαλυμμένα με λίθιο φωσφορικού σιδήρου και λίθιο ως θετικό ηλεκτρόδιο. Τα ανθρακονήματα ενεργούν ως ξενιστές για το λίθιο και έτσι αποθηκεύουν την ενέργεια.

Οι ερευνητές λένε ότι επειδή τα ανθρακονήματα είναι αγωγοί για τα ηλεκτρόνια, οι αγωγοί χαλκού και αργύρου μπορούν να εξαλειφθούν, γεγονός που μειώνει περαιτέρω το βάρος της μπαταρίας. Στην ανακοίνωσή τους για την ανακάλυψη, οι ερευνητές εξηγούν ότι τα ανθρακονήματα και τα φύλλα αλουμινίου συμβάλλουν στις μηχανικές ιδιότητες της δομικής μπαταρίας.

Τα δύο υλικά ηλεκτροδίων διατηρούνται χωριστά από ένα υλικό από ίνες γυαλιού σε δομή μήτρας ηλεκτρολύτη. Ο σκοπός του ηλεκτρολύτη είναι να μεταφέρει τα ιόντα λιθίου μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων της μπαταρίας, αλλά και να μεταφέρει τα μηχανικά φορτία μεταξύ των ανθρακονημάτων και των άλλων μερών.

Σύμφωνα με τους εμπλεκόμενους στο έργο, υπάρχουν πολύ περισσότερες δυνατότητες με αυτήν την προσέγγιση και πράγματι, ένα νέο έργο που χρηματοδοτείται από τη Σουηδική Υπηρεσία Διαστήματος βρίσκεται ήδη σε εξέλιξη, σύμφωνα με το οποίο η απόδοση της δομικής μπαταρίας πρέπει να αυξηθεί ακόμη περισσότερο.

Σύμφωνα με το νέο ερευνητικό πρόγραμμα, το φύλλο αλουμινίου αντικαθίσταται από ανθρακονήματα ως το φέρον υλικό στο θετικό ηλεκτρόδιο, το οποίο αυξάνει τόσο την ακαμψία όσο και την ενεργειακή πυκνότητα. Ο διαχωριστής από ίνες γυαλιού θα αντικατασταθεί από μια εξαιρετικά λεπτή παραλλαγή, η οποία θα επιτρέψει ένα σημαντικά μεγαλύτερο αποτέλεσμα, το οποίο θα σημαίνει επίσης ταχύτερους κύκλους φόρτισης.

Το νέο ερευνητικό έργο πρέπει να ολοκληρωθεί εντός δύο ετών. Ο Leif Asp, ο οποίος ηγείται επίσης αυτού του έργου, εκτιμά ότι οι ερευνητές θα μπορούσαν να επιτύχουν ενεργειακή πυκνότητα 75 Wh / kg και ακαμψία 75 GPa. Αυτό θα έκανε την μπαταρία τόσο ισχυρή όσο το αλουμίνιο, αλλά συγκριτικά πολύ ελαφρύτερη ως προς το βάρος. «Η δομική μπαταρία επόμενης γενιάς έχει φανταστικές δυνατότητες. Αν κοιτάξετε την τεχνολογία των καταναλωτικών αγαθώ, θα ήταν πολύ πιθανό μέσα σε λίγα χρόνια να κατασκευάζουμε smartphones, φορητούς υπολογιστές ή ηλεκτρικά ποδήλατα που να ζυγίζουν το ήμισυ όσο σήμερα και είναι πολύ πιο συμπαγή », λέει ο Leif Asp. Μακροπρόθεσμα, λέει, είναι πολύ πιθανό τα ηλεκτρικά αυτοκίνητα, τα ηλεκτρικά αεροπλάνα και οι δορυφόροι να σχεδιάζονται και να τροφοδοτούνται από δομικές μπαταρίες.

ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΑΡΘΡΟ

ΓΝΩΡΙΣΤΕ ΜΑΣ

FutureMobility.gr

Πύλη ενημέρωσης σχετικά με τις νέες τεχνολογίες που οδηγούν το Μέλλον της αυτοκίνησης

 

 

ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΙΔΕΕΑ

ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ

Ινστιτούτο Διαρκούς Επιμόρφωσης Επιχειρήσεων Αυτοκινήτου (ΙΔΕΕΑ)

 

Σαρανταπόρου 70
Χαλάνδρι, 15231 - Χάρτης

 

Τ 210 2825611, 210 6754419
F 210 2842420

 

info[at]futuremobility.gr

 

 

ΑΚΟΛΟΥΘΗΣΤΕ ΜΑΣ

facebook logored YouTube redr linkedin