近期，中佛羅里達大學(xué)（UCF）的研究團隊發(fā)現(xiàn)了新型的電池-超級電容混合材料，有望在將來的電動汽車“動力套裝”中發(fā)揮重要的作用。在電池研究中，有個方向主要涉及提升下一代材料的強度、耐用性和儲能潛力，比如設(shè)想讓車體兼作電池。UCF的這項新研究，不僅能夠拓展 EV 的續(xù)航里程，還可同步提升其加速能力。

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? ? ? ?此前，已有其它研究團隊，甚至大牌汽車制造商在結(jié)構(gòu)電池領(lǐng)域取得的一些有趣進展。比如早在 2013 年，沃爾沃就展示過具有儲能潛力的碳纖維車身面板。

? ? ? ?若能結(jié)合高能量密度電池和放電率驚人的超級電容，電動汽車的兩項特性都將得到顯著提升。而本文介紹的 UCF 研究項目，就涉及一種具有獨特性能的新材料。

材料結(jié)構(gòu)與工藝說明

? ? ? ?據(jù)悉，這種新材料不僅具有令人印象深刻的儲能潛力，還具有可承受意外事故的結(jié)構(gòu)強度。如上圖所示，科學(xué)家們嘗試將帶正負電的碳纖維層交替堆疊到了一起。

? ? ? ?通過在其中夾上石墨烯片，還可進一步提升其儲電能力。再讓堆疊結(jié)構(gòu)連接到涂有金屬氧化物的電極上，以增加設(shè)備的電壓和能量密度。

材料機械性能測試 - 拉伸 / 彎曲 / 沖擊試驗

? ? ? ?最終我們見到了這樣一種超級電容器 —— 其機械性能如鋼鐵般堅固，但質(zhì)量又比鋁要輕，且擁有許多電動汽車所需的特性。

? ? ? ?若用于典型的車身外殼（兼作電池），其有望將續(xù)航里程增加25% —— 從 200 英里（321 公里）輕松提升至 250 英里（402 公里）。

材料的楊氏模量 / 縱向剛度計算

? ? ? ?研究者 Kowsik Sambath Kumar 指出：“當前電池占據(jù)了 EV 重量的三四成，但若換用新型儲能復(fù)合材料，便可在不增加電池重量的情況下增加續(xù)航里程，或保持同等續(xù)航而減輕車重。此外，該材料具有極高的抗拉伸、彎曲、沖擊強度。”

? ? ? ?得益于類似超級電容器的特性，新材料還可快速釋放電，從而極大地推動電動汽車的加速表現(xiàn)。更棒的是，新材料無毒且不易燃，對于道路安全也有著相當重要的意義。至于充放電循環(huán)壽命，也是傳統(tǒng) EV 動力電池的十倍。

沖擊試驗后斷裂的樣品

? ? ? ?研究者 Jayan Thomas 補充道：“與以往存在有毒物質(zhì)、易燃有機電解質(zhì)、低生命周期等性能較差的解決方案相比，新材料無疑是一個巨大的進步?！?br>
? ? ? ?展望未來，科學(xué)家們還希望將這項技術(shù)運用到無人機、便攜式可穿戴設(shè)備（如智能眼鏡 / VR 頭顯），甚至?xí)诚朐谔窄h(huán)境中的衛(wèi)星上使用。

? ? ? ?Deepak Pandey 指出：“通過取代笨重的電池組，新型復(fù)合材料可讓立方體衛(wèi)星變得更加輕巧，從而節(jié)省每次數(shù)千美元的發(fā)射費用，或者將省下的空間用于容納更多傳感器、測試設(shè)備和衛(wèi)星功能組件?！?（來源：cnBeta）

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