碳纤维结构电池:新型的超低重量动力源 2024-06-25 

  

  以查尔姆斯理工大学(C h a l m e r s U n i v e r s i t y o f Technology)开创性的碳纤维电池技术为基础,初创公司Sinonus正致力于将一种创新性的新型多功能碳纤维商业化。在该公司的设想中,这种神奇的复合材料之所以能减轻重量,不仅仅是因为其著名的低基本重量,还因为它可以作为一组能量管理电极,成为一种结构性电池,从而减少对传统独立电池组的依赖。
  该公司相信,这种储能方式将有助于彻底改变从电动飞机到风力发电的一切。
  想象一下,一辆电动汽车不会被一个巨大的、每小时耗电千瓦的电池所拖累。它不需要那么大的动力来驱动前进,可以依靠较小的电机,从而减轻更多的重量。或者想象一种风力发电设备,它的叶片可以作为自己的电池使用,在低需求时段储存能量,在高峰时段进行分配。
  Sinonus公司希望在未来实现所有这些愿景。它正在努力研发一种新型智能碳纤维,这种碳纤维可以作为集成电池的电极。
  瑞典人长期以来一直致力于研究能够储存电力的结构复合材料。十多年前,当时沃尔沃公布了它与包括查尔姆斯理工大学在内的一些学术伙伴合作开展的一个研究项目。
  几年后,查尔姆斯理工大学发现了一种特定的碳纤维子集,它能将导电性和结构刚度恰到好处地结合在一起。该公司最终开发出了“无质量”碳电池原型。
  2022年,大学和风险投资公司Chalmers Ventures将该项目分离出来,成立了自己的公司Sinonus。这家初创公司将自己的目标概括为“多用途”,追求具有两种或两种以上功能的材料,努力节约整体资源。
  例如,在电动汽车中,碳纤维电池系统的重量可能与传统的钢和铝结构部件相同或更轻,但其优点是可以自行储存电能,无需大型笨重的电池组。
  Sinonus表示,它已经在实验室中用碳电极电池取代AAA电池,在低功耗应用中证明了自己的理念。要想达到预期目标,它就必须大幅提高功率,首先是物联网硬件和计算机等设备,最后才是电动汽车和飞机等耗电设备。
  该公司新任首席执行官马库斯·泽特尔斯特罗姆(Markus Zetterstrom)解释说:“在碳纤维中储存电能的效率可能不如传统电池,但由于我们的碳纤维解决方案还具有结构承载能力,因此可以在系统层面取得非常大的收益。”
  当然,“效率不如传统电池”这句话也不能省略。Sinonus公司尚未公布其电池概念的能量密度数据,但2021年的查尔姆斯实验室原型的能量密度仅为24 Wh/ kg,与从智能手机到电动汽车和飞机等各种产品中使用的现代锂离子电池组相比,简直是小巫见大巫。
  Sinonus公司依然保持乐观,查尔姆斯之前的一项研究发现,碳纤维结构电池有可能将电动汽车的续航里程增加70%。该公司认为,较低的能量密度也是一个积极因素,它消除了挥发性化学物质和高能量密度,最终降低了发生灾难性故障的几率。成本是另一个问题。电动汽车电池本身价格昂贵,但用专门的夹层电工级碳纤维代替电池真的会更便宜吗?各界期待着看到Sinonus团队试图找到围绕结构电池概念及其最终市场可行性问题的答案。
  (逸文