Veicot revolucionārus pētījumus, ir izveidots jauns strukturālais akumulators, kas ir 10 reizes labāks par iepriekšējos mēģinājumos izgatavotajiem akumulatoriem.
Kas ir strukturālais akumulators, un kāpēc šis atklājums ir tik nozīmīgs?
Mūsdienu elektroauto akumulatori veido lielu daļu no transportlīdzekļa svara, nepildot slodzes izturības funkciju. Savukārt strukturāls akumulators ir tāds, kas darbojas gan kā strāvas avots, gan kā konstrukcijas sastāvdaļa – piemēram, automašīnas virsbūvē. To sauc par bezmasas enerģijas uzkrāšanu – akumulatora svars nespēlē papildus lomu, jo ir daļa no nesošās konstrukcijas.
Pētnieki no Čalmeras Tehnoloģiskās universitātes un KTH Karaliskā Tehnoloģiskā institūta Zviedrijā atklāj, kā darbojas viņu jaunā bezmasas strukturālā baterija.
Galvenais izmantošanas avots būs elektromobiļi, kuros pašreiz akumulators aizņem īpaši daudz vietas, turklāt tas nav saistīts ar automašīnas faktisko struktūru. Proti, šīm automašīnām ir jābūt konstruētām tā, lai tajās būtu atvēlēta īpaša vieta akumulatoru pārvadāšanai. Bet kā būtu, ja tādu pašu enerģijas daudzumu spētu nodrošināt automašīnas korpuss?
“Strukturālo akumulatoru kompozītmateriālus to daudzfunkcionalitātes dēļ bieži dēvē par “bezmasas enerģijas uzkrāšanu”, un tiem ir potenciāls mainīt elektrisko transportlīdzekļu un ierīču nākotnes dizainu,” skaidro pētnieki.
Lai izgatavotu jauno strukturālo akumulatoru, zinātnieki starp pozitīvo un negatīvo elektrodu uzklāja stikla šķiedras “audumu”, pēc tam to iesaiņoja polimēra elektrolītā. Elektrolīta uzdevums ir ne tikai transportēt litija jonus starp diviem akumulatora elektrodiem, bet arī pārnest mehāniskās slodzes starp oglekļa šķiedrām un citām daļām. Rezultātā tika iegūta izturīga, plakana akumulatora šūna, kas labi darbojas un iztur stiepes testus visos virzienos.
Apvienotās akumulatora īpašības (vai “daudzfunkcionalitāte”) padara to 10 reizes labāku par jebkuru iepriekšējo bezmasas bateriju – pie tām zinātnieki ir strādājuši jau kopš 2007. gada.
Čalmeras Tehnoloģiju universitātes paziņojumā teikts:
“Akumulatora enerģijas blīvums ir 24 Wh/kg, kas nozīmē aptuveni 20% ietilpību salīdzinājumā ar pašlaik pieejamām litija jonu baterijām. Bet, tā kā transportlīdzekļu svaru var ievērojami samazināt, elektromobiļa vadīšanai, piemēram, būs vajadzīgs mazāks enerģijas patēriņš, un mazāks enerģijas blīvums arī palielina drošību. Strukturālais akumulators ar 25 GPa stingrību patiešām var konkurēt ar daudziem citiem bieži izmantotiem celtniecības materiāliem.”