当汽车、飞机、轮船或计算机由兼具电池和承重结构功能的材料制造时，重量和能源消耗就会大大减少。瑞典查尔姆斯理工大学的一个研究小组目前在所谓的无质量储能方面取得了世界领先的进展——一种结构电池，它可以将笔记本电脑的重量减半，使移动电话像信用卡一样薄，或者在一次充电后将电动汽车的行驶里程增加70%。
结构电池是指既能储存电能又能承受机械负荷的多功能装置。 在这种情况下，碳纤维成为一种引人注目的材料选择，它具有双重用途，既能储存能量，又能为电池提供刚度和强度。 之前的研究已经证明了结构电池电解液中金属锂功能正电极的概念。 该项研究展示了一种全碳纤维结构电池，利用原始碳纤维作为负极，磷酸铁锂涂层碳纤维作为正极，以及薄纤维素隔膜。 所有组件均嵌入结构电池电解液中并固化，以增强电池的刚性。 薄隔膜的使用提高了结构电池的能量密度。 结构电池复合材料的能量密度为 30 Wh kg-1，循环稳定性高达 1000 次，库仑效率≈100%。 值得注意的是，当平行于纤维方向进行测试时，全纤维结构电池的弹性模量超过 76 GPa，这是迄今为止文献报道的最高值。 结构电池可直接替代电动汽车的结构部件，同时减少传统电池的数量。 因此，可为未来的电动汽车节省大量成本。
原文链接：: Richa Chaudhary et al, Unveiling the Multifunctional Carbon Fiber Structural Battery, Advanced Materials (2024). DOI: 10.1002/adma.202409725
