Группа исследователей из Университета Центральной Флориды разработала новый композит, который может накапливать электрическую энергию, одновременно выступая в качестве конструктивного элемента кузова автомобиля. Такой материал позволил бы значительно снизить вес электромобилей, а также увеличить запас хода без подзарядки примерно на 25 процентов. Жизнеспособность концепции ученые проверили на игрушечном автомобиле: его корпус был полностью изготовлен из нового полимера, от него же питался тяговый двигатель.
Разработанный учеными полимер, армированный углеродным волокном для накопления энергии (e-CFRP), представляет собой гибрид обычной батареи и ионистора (суперконденсатора). Он состоит из вертикальных листов графена, соединенных с электродами из углеродного волокна, покрытыми различными оксидами металлов, а также слоев эпоксидной смолы и полиакриламидного гелевого электролита. Задача композита не только аккумулировать энергию, но и выступать в качестве элемента конструкции: например, предел прочности здесь составляет 518 МПа, то есть больше, чем у высокоуглеродистой стали или титана.
Теоретически из таких композитов можно делать кузовные панели, и они будут выдерживать довольно сильные удары. По оценкам исследователей, переход на структурные аккумуляторы увеличит запас хода электромобилей на 25 процентов: с 321 до 402 километров. Кроме того, улучшатся динамические характеристики (суперконденсатор может не только быстро накапливать и отдавать энергию) и повысится безопасность, так как все компоненты в целом нетоксичны и негорючи. Кроме того, срок службы e-CFRP (имеется в виду количество циклов перезарядки) в десять раз больше, чем у обычного аккумулятора.
Жизнеспособность этой концепции ученые проверили на игрушечной машинке: ее корпус был полностью сделан из нового пластика, от него же питался тяговый двигатель. А вот на реальных автомобилях полимер появится не скоро. Скорее всего, сначала его испытают в космосе, ведь неслучайно в команду разработчиков вошли сотрудники НАСА. Так что из e-CFRP вполне можно сделать спутники связи. Они будут легче, что позволит сэкономить тысячи долларов при каждом запуске, а также они смогут вмещать больше датчиков и оборудования, потому что им не нужна отдельная батарея.
Калифорнийский стартап Amprius тоже решил начать с космоса, разработав сверхмощные литиевые элементы на основе кремниевых нанопроволок. Аккумуляторы Amprius имеют удельную емкость 450 ватт-часов на килограмм и плотность энергии 1150 ватт-часов на литр. Компания Amprius уже поставила первому покупателю ряд новых элементов. Их будут использовать на псевдоспутниках следующего поколения, потому что пока такие аккумуляторы слишком дороги для установки, скажем, в электромобили.
Источник: Университет Центральной Флориды.
«Электричка» Kia для России и другие аккумуляторные автомобили
