續航大增25% 美國科學家為EV量身定制“動力套裝”
財聯社(上海,編輯黃君芝)訊,電池研究中有一個令人興奮的分支,它將下一代材料的強度和耐久性與其儲能潛力結合起來。例如,在一個最新的例子中,科學家們為電動汽車開發了一套“動力套裝”,不僅可以擴大其續航里程,同時還可以方便地加速。
事實上,早在2013年,沃爾沃就展示了具有儲能潛力的碳纖維車身面板,此后我們也看到其他汽車制造商展示了類似的概念。這些項目試圖將電池的高能量密度和超級電容器的超快放電率結合起來,而且材料的強度足以用作汽車的外部。
上述新的突破也延續了這一思路,中佛羅里達大學(University of Central Florida)和美國國家航空航天局(NASA)的科學家們設計了一種具有獨特性能的新材料,不僅具有令人印象深刻的能量存儲潛力,而且具有承受汽車碰撞所需的強度。
據悉,科學家們將帶正電和帶負電的碳纖維層以交替的方式堆疊在一起。石墨烯薄片被夾在兩層之間,以提高它們的能量存儲能力,堆棧連接到涂有金屬氧化物的電極上,以提高設備的電壓和能量密度。這項研究成果已于近期發表在了著名科學期刊《微小》(Small)雜志上。

據稱,這個超級電容-電池混合裝置像鋼一樣堅固,卻比鋁更輕,并擁有許多適合電動汽車的性能。科學家們說,如果把它作為典型汽車的車身外殼來補充電池,它可以增加25%的行駛距離,例如,每次充電可以從200英里延長到250英里。
“現在在電動汽車中,電池的重量是汽車重量的30%到40%,”研究報告的合著者Kowsik Sambath Kumar說,“有了這種儲能復合材料,我們可以在不增加電池重量的情況下增加續航里程,進一步降低汽車重量,同時保持高的拉伸、彎曲和沖擊強度。每當你減少重量,你就可以增加里程,所以這在電動汽車和航空領域有著巨大的應用。”

由于其類似超級電容器的能力,該設備還可以快速放電,以影響加速度,推動電動汽車從0到60英里/小時僅需3秒以內。此外,這些材料都是無毒、不易燃的,這對道路安全很重要。科學家表示,這種電池的充放電循環壽命是普通電動汽車電池的10倍。
該研究的合著者Jayan Thomas說,“與過去的方法相比,這是一個巨大的進步,過去的方法存在有毒材料、易燃有機電解質、低壽命周期或性能差的問題。”
科學家們認為,這項技術的應用范圍將遠遠超出電動汽車,可以應用于無人機、便攜式設備和未來派眼鏡或虛擬現實耳機等可穿戴技術。其中一個更直接的應用可能是在太空,該團隊吹噓其作為衛星建造材料的潛力。
研究作者Deepak Pandey說:“用這種復合材料制造一個立方體衛星將使衛星重量輕,并有助于消除重電池組。這可以為每次發射節省數千美元。此外,移除大型電池所獲得的自由體積有助于裝入更多傳感器和測試設備,增加衛星的功能。超級電容器-電池混合性能是立方體衛星的理想選擇,因為當衛星繞軌道運行時,它可以在幾分鐘內充電。”

