Ученые придумали, как превратить кузов электрокара в аккумулятор
Новый композит может аккумулировать электроэнергию и одновременно выполнять роль структурного элементаРазработанный учеными энергоаккумулирующий армированный углеродным волокном полимер (e-CFRP) представляет собой гибрид обычной батареи и ионистора (суперконденсатора). Он состоит из вертикальных листов графена, соединенных с углеволоконными электродами, на которые нанесены различные оксиды металлов, а также слоев эпоксидной смолы и полиакриламидного гелевого электролита. Задача композита не только накапливать энергию, но и выступать структурным элементом: например, предел прочности здесь составляет 518 МПа, то есть больше, чем у высокоуглеродистой стали или титана.
В теории из таких композитов можно делать кузовные панели, причем они будут выдерживать довольно сильные удары. По подсчетам исследователей, переход на структурные батареи увеличит запас хода электромобилей на 25 процентов: с 321 до 402 километров. К тому же улучшатся динамические характеристики (суперконденсатор может не только быстро накапливать энергию, но и отдавать её) и повысится безопасность, так как все компоненты, в общем-то, нетоксичны и негорючи. Кроме того, срок службы e-CFRP (имеется в виду количество циклов перезарядки) в десять раз больше, чем у обычного аккумулятора.
Жизнеспособность этой концепции ученые проверили на игрушечной машинке: её кузов целиком сделали из нового пластика и от него же запитали тяговый электромотор. Но на реальных автомобилях полимер появится нескоро. Скорее всего, сначала его испытают в космосе, ведь неслучайно в команду разработчиков вошли сотрудники НАСА. Так, из e-CFRP вполне можно делать коммуникационные спутники. Они будут легче, что позволит сэкономить тысячи долларов на каждом запуске, плюс смогут вмещать больше датчиков и оборудования, так как исчезнет надобность в отдельной батарее.
Начать с космоса решил и калифорнийский стартап Amprius, разработавший сверхэнергоемкие литиевые ячейки на основе кремниевых нанонитей. Удельная емкость батарей Amprius составляет 450 ватт-часов на килограмм, а плотность энергии — 1150 ватт-часов на литр. Некоторое количество новых ячеек Amprius уже поставила первому покупателю. Их будут использовать на псевдоспутниках следующего поколения, потому что пока такие аккумуляторы слишком дороги для установки, скажем, в электромобили.