Očekává se, že strukturální baterie z uhlíkových vláken v budoucnu zvýší dojezd elektromobilů o 70 %.
Když jsou auta, letadla, lodě nebo počítače vyrobeny z materiálu, který funguje jako baterie i jako nosná konstrukce, lze výrazně snížit jejich hmotnost a spotřebu energie. Podle článku zveřejněného 10. v posledním číslePokročilé materiály, výzkumný tým z Chalmers University of Technology ve Švédsku dosáhl pokroku v „hromadném ukládání energie“ vývojem multifunkční strukturální baterie z uhlíkových vláken. Tato baterie dokáže snížit hmotnost notebooků o polovinu, udělat chytré telefony tenké jako kreditní karty nebo zvýšit dojezd elektromobilů o 70 % na jedno nabití.
Výzkumník z Chalmers University of Technology Rika Chaudhuri uvedl, že strukturální baterie, kterou vyvinuli, je vyrobena z kompozitních materiálů z uhlíkových vláken, které mají tuhost srovnatelnou s hliníkem a hustotu energie dostatečnou pro komerční aplikace. Strukturální baterie je materiál, který může ukládat energii a nést zatížení. Integrace materiálů baterií do skutečné konstrukce produktů znamená, že elektrická vozidla, drony, ruční nářadí, notebooky a chytré telefony mohou dosáhnout nižší hmotnosti.
V roce 2018 tým poprvé prokázal, že uhlíková vlákna, která mají vysokou tuhost a tvrdost, mohou chemicky ukládat elektrickou energii a fungovat jako elektroda v lithium-iontových bateriích. Tento výzkum si získal širokou pozornost a byl uznánSvět fyzikyjako jeden z deseti největších průlomů toho roku.
Od té doby výzkumný tým dále rozvinul svůj koncept a zvýšil tuhost baterie a hustotu energie. V roce 2021 zvýšili hustotu energie na 24 watthodin na kilogram (Wh/kg), což je asi 20 % kapacity srovnatelných lithium-iontových baterií. Nyní zvýšili hustotu energie na 30 Wh/kg. I když je to stále nižší než v současnosti běžné baterie, dopad je výrazně odlišný. Když se baterie stanou součástí konstrukce a mohou být vyrobeny z lehkých materiálů, lze výrazně snížit celkovou hmotnost vozidla. V důsledku toho by se výrazně snížila spotřeba energie pro elektromobily.
Výzkumníci provedli výpočty na elektrických vozidlech a zjistili, že pokud budou vybaveny novou strukturální baterií, jízdní dosah by se mohl zvýšit až o 70 % ve srovnání se současnými úrovněmi. Výrazně se zlepšila také tuhost strukturálních bateriových jednotek, přičemž modul pružnosti měřený v gigapascalech (GPa) vzrostl z 25 na 70. To znamená, že materiál snese zatížení jako hliník, ale je lehčí.
Výzkumníci uvedli, že z hlediska multifunkčnosti je výkon nové baterie dvojnásobný oproti předchozí generaci, což z ní dělá dosud nejlepší baterii na světě. Než však bateriové články přejdou z malé laboratorní výroby na velkosériovou výrobu a aplikaci v technologických produktech nebo vozidlech, je ještě třeba vykonat značné množství inženýrské práce.
