據(jù)外媒報(bào)道,美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn),在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)電池的兩種主要方法中(采用具有去耦合功能的單功能材料或具有耦合功能的多功能材料),依賴于單功能材料的解耦結(jié)構(gòu)電池,通常比耦合結(jié)構(gòu)電池具有更高的彈性模量和比能量值。
研究人員的分析還表明,要進(jìn)一步開發(fā)下一代結(jié)構(gòu)電池,應(yīng)著眼于高能量密度的鋁-空氣電池和鋅-空氣電池。
研究人員Hopkins表示:“結(jié)構(gòu)電池,即設(shè)計(jì)用于承受機(jī)械載荷的電池,預(yù)計(jì)將大幅提升系統(tǒng)級(jí)比能量,從而使電動(dòng)汽車的行駛里程增加70%,無人機(jī)的懸停時(shí)間延長41%。結(jié)構(gòu)電池能夠儲(chǔ)存能量和承載機(jī)械載荷,減少設(shè)備所需的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的數(shù)量?!?/p>
該團(tuán)隊(duì)對實(shí)驗(yàn)用結(jié)構(gòu)電池進(jìn)行了元分析,還通過彎曲剛度的公式證明,解耦結(jié)構(gòu)電池具有基本優(yōu)勢,因?yàn)樗鼈儗⒊兄夭考糜谧钔鈱颖砻嫔?,即電池外殼?/p>
研究人員表示:“我們的分析顯示,解耦結(jié)構(gòu)電池的性能,通常優(yōu)于基于現(xiàn)有全電池原型的耦合版本。然而,這兩種結(jié)構(gòu)的電池仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。例如,大多數(shù)結(jié)構(gòu)電池使用的是鋰離子化學(xué)物質(zhì)(238 Wh/kgcell),如果被機(jī)械負(fù)荷損壞,就會(huì)發(fā)生熱失控。不幸的是,能量密度更高的鋰基化學(xué)物質(zhì),如鋰硫和鋰空氣電池,也會(huì)發(fā)生熱失控。
“如果采用輕質(zhì)金屬或汽車?yán)w維復(fù)合材料,能使電池外殼材料達(dá)到基本性能極限,那么必須使用體積和重量能量密度更高的耐損傷電池材料,來提高結(jié)構(gòu)電池的性能。因此,我們建議使用能量密度高的水金屬-空氣電池,以免發(fā)生熱失控,如一次性使用的鋁-空氣電池(系統(tǒng)級(jí)900 Wh/kgsy)和可充電的二次鋅-空氣電池(400 Wh/kgsy)?!?br /> 責(zé)任編輯:tzh
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