新型复合材料可兼作EV车身面板和超级电容器 有望提升25%续航里程
来源：cnBeta 2022-03-10 15:44:45
本文阅读次数:466
原文：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-11878.html 中佛罗里达大学（UCF）的研究团队发现了新型的电池-超级电容混合材料，有望在将来的电动汽车“动力套装”中发挥重要的作用。在电池研究中，有个方向主要涉及提升下一代材料的强度、耐用性、以及挖掘其储能潜力，比如设想让车体兼作电池。而在 UCF 的这项新研究，不仅能够拓展 EV 的续航里程，还可同步提升其加速能力。
此前，我们已经见过其它研究团队、甚至大牌汽车制造商在结构电池领域取得的一些有趣进展。比如早在 2013 年，沃尔沃就展示过具有储能潜力的碳纤维车身面板。
若能结合高能量密度电池和放电率惊人的超级电容，电动汽车的两项特性都将得到显著提升。而本文介绍的 UCF 研究项目，就涉及一种具有独特性质的新材料。
材料结构与工艺说明
据悉，这种新材料不仅具有令人印象深刻的储能潜力，还具有可承受意外事故的结构强度。如图所示，科学家们尝试将带正负电的碳纤维层交替堆叠到了一起。
通过在其中夹上石墨烯片，还可进一步提升其储电能力。再让堆叠结构连接到涂有金属氧化物的电极上，以增加设备的电压和能量密度。
材料机械性能测试 - 拉伸 / 弯曲 / 冲击试验
最终我们见到了这样一种超级电容器 —— 其机械性质如钢铁般坚固，但质量又比铝要轻，且拥有许多电动汽车所需的特性。
若用于典型的车身外壳（兼作电池），其有望将续航里程增加多达 25% —— 从 200 英里（321 公里）轻松提升至 250 英里（402 公里）。
材料的杨氏模量 / 纵向刚度计算
研究合著者 Kowsik Sambath Kumar 指出：“当前电池占据了 EV 重量的三四成，但若换用新型储能复合材料，便可在不增加电池重量的情况下增加续航里程、或保持同等续航而减轻车重，此外该材料具有极高的抗拉伸、弯曲、冲击强度”。
其次，得益于类似超级电容器的特性，新材料还可快速释放电力，从而极大地推动电动汽车的加速表现。更棒的是，新材料无毒且不易燃，对于道路安全也有着相当重要的意义。至于充放电循环寿命，也是传统 EV 动力电池的十倍。
冲击试验后断裂的样品
研究合著者 Jayan Thomas 补充道：“与以往存在有毒物质、易燃有机电解质、低生命周期、其性能较差的解决方案相比，新材料无疑是一个巨大的进步”。
展望未来，科学家们还希望将这项技术运用到无人机、便携式 / 可穿戴设备（如智能眼镜 / VR 头显），甚至畅想在太空环境中的卫星上使用。
Deepak Pandey 指出：“通过消除笨重的电池组，新型复合材料可让立方体卫星变得更加轻巧，从而节省每次数千美元的发射费用、或者将省下的空间用于容纳更多传感器、测试设备和卫星功能组件”。
文章来源：http://shenzhen.chinacompositesexpo.com/cn/news-detail-244-11878.html
