Структурная батарея как элемент автомобильного кузова

Как известно, электромобили появились на свет раньше бензиновых авто. Но последние заняли ведущее место среди механического транспорта ввиду более высокой мобильности. Тяжёлые батареи не позволили экологически чистому электрическому транспорту конкурировать с коптящими и гремящими двигателями внутреннего сгорания. Современные литий-ионные батареи значительно легче и компактнее аналогов позапрошлого века, но по-прежнему не в состоянии обеспечить электромобилям пробег, доступный бензиновым машинам.

Как изменить положение и уменьшить вес электромобилей? Одно из решений предлагают исследователи из шведского Королевского технологического института КТН (Kungliga Tekniska högskolan). По их мнению снизить вес можно, используя аккумуляторные батареи в качестве несущих элементов конструкции кузова.

Большие батареи необходимы для того, чтобы запасти достаточно энергии для длительного путешествия. Но чем больше батареи, тем больше их вес, тем больший расход энергии на их перевозку. Эта логическая связь может быть разорвана, если аккумуляторные батареи заменят элементы конструкции кузова и перестанут быть «лишним весом».

Учёные из KTH нашли перспективное решение, разработав углеродное волокно с нужными свойствами. По словам Эрика Жака (Eric Jacques), исследователя, который занимается разработкой материалов для автомобильной и аэрокосмической техники, углеродное волокно способно выполнять две функции одновременно. Как лёгкий композитный материал оно может быть использовано для изготовления кузовных деталей и одновременно способно служить в качестве активных электродов литий-ионных батарей.

«Цель нашего исследования заключалась в разработке структурной батареи, состоящей из многофункциональных легких материалов, которые одновременно противостоят механическим нагрузкам и хранят электрическую энергию, — рассказывает Эрик Жак. — Это может привести к снижению веса электрических транспортных средств».

По словам исследователя, углеродное волокно предлагает жизнеспособную альтернативу графиту. Литий может быть интегрирован в микроволокна, обладающие хорошей проводимостью. Это возможно благодаря специфическим свойствам материала, разработанного в КТН. Углеродные волокна очень лёгкие, обладают стабильной непрерывной структурой и отличными механическими свойствами.

«Научно-исследовательский проект продемонстрировал очень хорошие результаты, но нам ещё предстоит выполнить некоторые работы, прежде чем мы сможем представить готовые батареи», — сказал Жак.

В рамках проекта сотрудничают три профессора КТН: Горан Линдберг (Göran Lindbergh) — химическое машиностроение, Матс Йоханссон (Mats Johansson) — волоконные и полимерные технологии и Дэн Зенкерт (Dan Zenkert) — авиационное и транспортное машиностроение. В работе также участвуют научно-исследовательский институт Swerea SICOMP и Технологический институт Лулео.

Профессор Йоханссон считает, что главное направление исследования — совершенствование механических свойств аккумуляторных батарей, чтобы они не только запасали и хранили энергию, но и стали частью конструкции электромобиля. «Например, капот автомобиля может стать частью батареи», — говорит Йоханссон, добавляя при этом, что подобное объединение функций возможно не только в автомобилях, но и в других электронных аппаратах.

Источник: facepla.net