Zviedru pētnieki izstrādājuši kompozītmateriāla oglekļa šķiedras akumulatoru, ko var izmantot ierīču korpusu un rāmju izveidei. Šādam akumulatoram praktiski nebūs atsevišķa svara.
Pētniekiem no Čalmersa Tehnoloģiskās universitātes Zviedrijā izdevies izveidot akumulatoru no kompozītmateriāla oglekļa šķiedras, kas ir tikpat stingrs kā alumīnijs un pietiekami enerģētiski ietilpīgs komerciālai lietošanai. Automašīnu, lidmašīnu, kuģu vai datoru būvniecībai iespējams izmantot materiālu, kas vienlaikus darbojas kā akumulators. Pateicoties vajadzības trūkumam pēc atsevišķiem akumulatoriem, ierīču svars ievērojami samazināsies.
Pēc aptuvenām aplēsēm, materiāla-akumulatora izmantošana varētu divkāršot klēpjdatora svara samazinājumu vai padarīt mobilo tālruni tikpat plānu, kā kredītkarti. Elektroauto nobraucamais attālums ar vienu uzlādi palielināsies par 70%.
Strukturālo akumulatoru pētījumi universitātē turpinās jau daudzus gadus. Kad 2018. gadā profesors Leifs Asps un viņa kolēģi publicēja savus pirmos rezultātus par to, kā stingras, izturīgas oglekļa šķiedras var uzglabāt elektrisko enerģiju ķīmiskā veidā, šis progress izraisīja milzīgu interesi. Ziņas par to, ka oglekļa šķiedras var darboties kā elektrodi litija jonu akumulatoros, ātri izplatījās. Physics World publikācija atzina šo sasniegumu par vienu no desmit lielākajiem izrāvieniem gada laikā.
Kopš tā laika pētnieku grupa turpināja attīstīt savu konceptu stingrības un enerģijas blīvuma palielināšanā. Iepriekšējais sasniegums tika panākts 2021. gadā, kad akumulatora enerģijas blīvums bija 24 Wh/kg, kas nozīmēja aptuveni 20% no līdzvērtīga litija jonu akumulatora kapacitātes. Tagad blīvums ir 30 Wh/kg. Lai gan tas joprojām ir mazāk nekā mūsdienu akumulatoriem, jaunajiem ir pavisam citi darba apstākļi. Kad akumulators ir konstrukcijas daļa un to var izgatavot no viegla materiāla, vispārējais automašīnas svars ievērojami samazinās. Tādejādi, piemēram, elektroauto darbībai nepieciešams mazāk enerģijas.
Izstrādātās akumulatora koncepta pamatā ir kompozītmateriāls, kas satur oglekļa šķiedru kā pozitīvo un negatīvo elektrodu, kur pozitīvais elektrodu pārklāts ar litija un dzelzs fosfātu. Oglekļa šķiedra, kas izmantota materiāla elektrodos, ir daudzfunkcionāla. Anodā tā darbojas kā stiegrojums, elektriskais kolektors un aktīvais materiāls. Katodā tā darbojas kā pastiprinātājs, strāvas kolektors un litija karkass.
Akumulatorā litija joni tiek transportēti starp spailēm caur daļēji cietu elektrolītu, nevis šķidru, kas ir sarežģīts uzdevums, runājot par augstas jaudas iegūšanu. Tam nepieciešami papildu pētījumi. Bet šāda konstrukcija veicina akumulatora drošības palielināšanos, samazinot ugunsgrēka risku.
«Investīcijas vieglajos un energoefektīvajos transportlīdzekļos ir pašsaprotams solis, ja vēlamies taupīt enerģiju un domāt par nākamajām paaudzēm. Veicām aprēķinus par elektroauto, kas parādīja, ka tie varētu nobraukt par 70% tālāk, ja tiem būtu konkurētspējīgi strukturālie akumulatori,» — saka pētījuma vadītājs Leifs Asps, Čalmersa Industriālās un materiālzinātnes nodaļas profesors.
Attiecībā uz transportlīdzekļiem ir augstas prasības konstrukcijai, kurai jābūt pietiekami izturīgai, lai atbilstu drošības standartiem. Zinātnieki palielināja materiāla stingrību un elastību. Tas spēj izturēt slodzes tikpat labi kā alumīnijs, bet ar mazāku svaru. No paša sākuma mērķis bija sasniegt veiktspēju, kas ļautu komercializēt tehnoloģiju. Paralēli turpmākam pētījumam stiprinās saites ar tirgu. Tomēr priekšā vēl daudz darāmā, pirms baterijas pāries no laboratorijas uz masveida ražošanu.
Avots: SciTechDaily
Komentāri (0)
Šobrīd nav neviena komentāra