碳纤维可以将能量储存在车辆的车身中

瑞典查尔默斯工业大学领导的一项研究表明，碳纤维可以用作电池电极，直接存储能量。这为结构性电池开辟了新的机会，其中碳纤维已成为能源系统的一部分。这类多功能材料的使用可以大大减轻未来飞机和车辆的重量，这是电气化的主要挑战。

为了用电为动力，客机必须比今天轻得多。为了延长每次电池充电的行驶距离，减轻重量对于车辆也非常重要。

查尔默斯理工大学材料与计算力学教授Leif Asp对碳纤维执行更多任务的能力进行了研究，而不仅仅是简单地充当增强材料。例如，它们可以存储能量。

他说：“车身将不仅是承重元件，而且还可以充当电池。” “碳纤维还可以用于其他目的，例如收集动能，传感器或能量和数据的导体。如果所有这些功能都是汽车或飞机的一部分，则可以减轻重量，高达50%。”

Asp领导了一个多学科的研究人员小组，他们最近发表了一项研究，研究碳纤维的微观结构如何影响其电化学性能，即它们在锂离子电池中作为电极的能力。到目前为止，这是一个尚未探索的研究领域。

研究人员研究了不同类型的市售碳纤维的微观结构。他们发现具有小的晶体和不良取向的晶体的碳纤维具有良好的电化学性能，但相对而言刚性较低。如果将其与具有大的高度取向晶体的碳纤维进行比较，则它们具有更高的刚度，但电化学性能太低，无法用于结构性电池。

“我们现在知道应该如何制造多功能碳纤维，以实现高能量存储能力，同时又要确保足够的刚度，” Asp说。“刚度的略微降低对于许多应用(例如汽车)而言不是问题。目前市场上昂贵的碳纤维复合材料占据主导地位，其刚度适合飞机用途。因此，碳纤维制造商在这里有一定的潜力来扩展其使用范围。 ”

在研究中，具有良好电化学性能的碳纤维的刚度略高于钢，而电化学性能差的碳纤维的刚度仅是钢的两倍。

研究人员正在与汽车和航空业合作。Leif Asp解释说，对于航空业，可能有必要增加碳纤维复合材料的厚度，以补偿结构电池刚度降低的问题。反过来，这也将增加其能量存储容量。

“关键在于基于重量，强度，刚度和电化学性能在系统级别优化车辆。这是汽车行业的一种新思维方式，更多地用于优化单个组件。结构电池也许它没有像传统电池那样高效，但是由于它们具有结构上的承重能力，因此可以在系统级别获得很大的收益。”

他继续说：“此外，结构电池的较低能量密度将使其比标准电池更安全，特别是因为它们也不含任何挥发性物质。”