A szénszálas szerkezeti akkumulátorok várhatóan 70%-kal növelik az elektromos járművek hatótávolságát a jövőben.
Ha az autók, repülőgépek, hajók vagy számítógépek akkumulátorként és teherhordó szerkezetként is funkcionáló anyagból készülnek, akkor súlyuk és energiafogyasztásuk jelentősen csökkenthető. 10-én megjelent cikk szerint a legutóbbi számbanSpeciális anyagok, a svéd Chalmers Műszaki Egyetem kutatócsoportja többfunkciós szénszálas szerkezeti akkumulátor kifejlesztésével haladt előre a "tömeg nélküli energiatárolás" terén. Ezzel az akkumulátorral a felére csökkenthető a laptopok tömege, az okostelefonok olyan vékonyak lehetnek, mint a hitelkártyák, vagy egyetlen feltöltéssel 70%-kal növelhető az elektromos járművek hatótávolsága.
A Chalmers University of Technology kutatója, Rika Chaudhuri kijelentette, hogy az általuk kifejlesztett szerkezeti akkumulátor szénszálas kompozit anyagokból készül, amelyek merevsége az alumíniuméhoz hasonlítható, energiasűrűsége pedig megfelelő kereskedelmi alkalmazásokhoz. A szerkezeti akkumulátor olyan anyag, amely egyszerre képes energiát tárolni és terhelést viselni. Az akkumulátor anyagoknak a termékek tényleges felépítésébe való integrálása azt jelenti, hogy az elektromos járművek, drónok, kézi eszközök, laptopok és okostelefonok könnyebb súlyt érhetnek el.
2018-ban a csapat először bizonyította, hogy a nagy merevséggel és keménységgel rendelkező szénszál képes kémiailag tárolni az elektromos energiát, és elektródaként funkcionál a lítium-ion akkumulátorokban. Ez a kutatás széles körű figyelmet kapott, és elismerteFizika világaz év tíz legnagyobb áttörésének egyikeként.
Azóta a kutatócsoport továbbfejlesztette koncepcióját, növelve az akkumulátor merevségét és energiasűrűségét. 2021-ben az energiasűrűséget 24 wattórára kilogrammonként (Wh/kg) emelték, ami a hasonló lítium-ion akkumulátorok kapacitásának körülbelül 20%-a. Most 30 Wh/kg-ra emelték az energiasűrűséget. Bár ez még mindig alacsonyabb, mint a jelenleg szokásos akkumulátorok, a hatás jelentősen eltér. Ha az akkumulátorok a szerkezet részévé válnak, és könnyű anyagokból készülhetnek, a jármű össztömege jelentősen csökkenthető. Ennek eredményeként az elektromos járművek energiaigénye jelentősen csökkenne.
A kutatók számításokat végeztek elektromos járműveken, és azt találták, hogy ha felszerelik az új szerkezeti akkumulátort, a hatótáv akár 70%-kal is megnőhet a jelenlegi szinthez képest. A szerkezeti akkumulátoregységek merevsége is jelentősen javult, a gigapascalban (GPa) mért rugalmassági modulus 25-ről 70-re emelkedett. Ez azt jelenti, hogy az anyag az alumíniumhoz hasonló terhelést is elbír, de súlya kisebb.
A kutatók megállapították, hogy a multifunkcionalitás szempontjából az új akkumulátor teljesítménye kétszerese az előző generációénak, így a világ eddigi legjobb akkumulátora. Ahhoz azonban, hogy az akkumulátorcellák kisüzemi laboratóriumi gyártásról nagyüzemi gyártásra és technológiai termékekben vagy járművekben történő alkalmazásra térjenek át, még jelentős mérnöki munkát kell elvégezni.
