Шведские ученые смогли сохранить энергию прямо в углеродном волокне, которое служило электродом. Такой подход позволит серьезно снизить массу автомобилей и самолетов.
Исследователи изучили микроструктуру различных типов коммерчески доступных углеродных волокон и обнаружили, что некоторые из них — с маленькими и плохо ориентированными кристаллами — обладают хорошими электрохимическими свойствами, но относительно низкой жесткостью. Ученые нашли способ производства многофункциональных углеродных волокон, которые будут обладать высокой аккумулирующей способностью, а также достаточной жесткостью.
«Корпус автомобиля станет в таком случае не только несущим элементом, но и батареей, — говорит профессор Лейф Асп, руководитель исследования. — Также станет возможно использовать углеволокно в других целях — например, собирать кинетическую энергию, изготавливать из них сенсоры или проводники как для энергии, так и для данных. Если все эти функции станут элементами корпуса самолета или автомобиля, их вес снизится примерно вполовину».
Незначительным снижением жесткости можно пренебречь, считает профессор Асп. Он предлагает использовать композитные материалы с примесью углеволокна, которые по этому параметру все равно будут превосходить сталь — хоть и меньше, чем разновидности с плохими электрохимическими качествами. Снижение жесткости он предлагает компенсировать за счет увеличения толщины композитов — ведь это добавит электромобилю будущего емкости батареи-корпуса.
«Ключевой элемент — оптимизация транспортного средства как системы, с учетом массы, прочности, жесткости и электрохимических свойств. Это новый подход для автомобильной промышленности, которая больше привыкла оптимизировать отдельные компоненты. Структурные батареи, возможно, и не станут столь же производительными, как традиционные, но [дополнительная] функция несущей конструкции способствует общему росту эффективности».
Кроме того, считает ученый, более скромная энергетическая плотность сделает эти структурные батареи более безопасными, особенно если они не будут содержать летучих веществ.
Воплотить на практике подобную идею собираются инженеры Lamborghini, собирающие футуристический концепт-кар Terzo Millennio. Вместо большого аккумулятора в машине хотят использовать перезаряжаемые кузовные панели из углеродного волокна.
