特斯拉直接把車子當電池用,未來電池沒重量也看不見!

電動車的電池大約占整個車身重量的三分之一… 那如果車子本身就可以充當電池,是不是就能大大減輕車子的重量,也提升電動車的效能?

車身即電池!儲能結構型電池成電池研究趨勢

還記得九月時,特斯拉舉辦的股東大會暨電池日嗎?

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當時馬斯克說要在三年內推出一款價格 2.5 萬美元的平價款電動車,並著手研發低成本的電池組;其中,根據外媒《Wired》報導,馬斯克還說這款成本低的電池將直接作為汽車底盤的一部份,為汽車提供機械支撐,使電池融入汽車的機械設計。

這有可能嗎?

其實,這已經成為目前電池研究的趨勢。現階段電子設備使用的電池幾乎都是以「附屬零件」的形式存在,使得設備本身很大一部份的重量都被電池占用,像是手機就是一塊鋰離子電池和一些處理器、無人機的機型尺寸受到電池附載能力影響。

這種新型的電池設計稱為「儲能結構型電池」,目的就是要擺脫上述形式的束縛,將電池轉變為設備本身零件的一部份(等於電池變得看不見且不具重量);而特斯拉正在做的,也就是將傳統的電池組設計融入汽車結構本身。

當車子自己就能儲能,可大幅提高效能和安全性

倫敦帝國理工學院的的材料科學家格林哈(Emile Greenhalgh)與瑞典查爾姆斯理工大學的阿斯(Leif Asp)以及一些歐洲科學家自 2010 年起就開始 研究 這種儲能結構型電池。

當時,這群科學家研究的目標是要在一台 Volvo 的混和動力車上,建立、整合這種儲能結構型電池。在這三年裡,團隊成功將商用鋰離子電池整合到增壓通風口蓋中(增壓通風口蓋是調節引擎空氣進入的被動組件,它不是汽車的主要電池,而是一個小型的輔助電池組​​,作為引擎暫時關閉時,為空調、音響和燈供電的來源)。

這個舉動成為結構型電池整合到汽車車身上的第一個概念證明,實質上也是特斯拉試圖實現目標的小規模版本。

但是,將一堆鋰離子電池夾在車身中,效率並不如直接將汽車的車身充當電池。在合作期間,阿斯和格林哈還開發了一種用於後車廂蓋的結構型超級電容器,這個超級電容器和電池相似,能將能量儲存為靜電荷。

用於 Volvo 後車廂蓋的材料便是由兩層碳纖維組成,其中注入了氧化鐵和氧化鎂,並由絕緣層隔開,且整疊層包裹在層壓板裡,並被模製成後車廂的形狀。

當車身也具備儲能的能力,蓄電就發身在構成汽車框架的複合材料薄層中。據 報導 指出,格林哈曾說,這種電池設計的新思路除了讓電動車展現強大的性能外,也提高了行駛的安全性(因為汽車不用再搭載成千上萬能量密集、易燃的電池)。

飛機、微型電子設備、植入性醫療設備是結構型電池未來應用方向

「結構型電池的優點在於減少電動車行駛相同距離時所需的能量,同時提高續航力」,阿斯表示。

這台 Volvo 的實驗,證明結構型儲能在電動車上是可行的。今年夏天,這組研究員開始了一項為期三年,要為商用飛機開發結構型電池的 計畫

他們開發出由碳纖維薄層製成的結構電池,作為飛機機艙或機翼的一部分。團隊認為,目前開發的材料,不論在儲能容量還是機械性能上,已達成所需總量的至少 20%~30%,且明顯可改善飛機的機械性能和能量密度,是個很大的進步。

結構型電池要進入商用領域或許還需要一段時間,但其在電動車、飛機,或是微型電子設備、植入性醫療設備等都有很大的應用空間(誰想要電池佔體積 XDD),未來的發展,令人期待。

參考資料

Wired

(本文提供合作夥伴轉載;首圖來源:pexels。)

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