瑞典查爾姆斯理工大學研究人員說，他們已經製造並測試了一種”結構電池”，它能為設備或電動車的底盤提供能量，從而減輕重量。它可以讓智慧型手機薄如信用卡，筆記型電腦的重量減輕一半，電動車的續航力提高70%。

電動車在很大程度上依賴大型鋰離子電池來實現長距離行駛。查爾姆斯理工大學的研究人員想知道，他們能否製造出一種電池，既能作為承重材料將汽車固定在一起，又能減輕重量。

作為他們所謂的”無質量能量儲存”工作的一部分，瑞典的研究團隊開發了一種由碳纖維複合材料製成的電池。這種電池的硬度與鋁相似，同時也能儲存相當多的能量，足以用於商業用途。

碳纖維電池有望像鋁電池一樣儲存能量並支持負載

當然，碳纖維具有令人難以置信的輕盈、高強度和高剛度，因此在高性能汽車的結構和外觀材料中很受歡迎，儘管價格昂貴，但它也是航空航天應用中的關鍵材料，因為在在這些應用中，每一克都至關重要。

但如果為此目的進行電化學工程設計，它也可以作為一種有效的電極材料。由Leif Asp 教授領導的查爾默斯團隊多年來致力於這方面的研究，並於2018 年發表了一項研究，首次證明了具有特定晶體排列的碳纖維的這一特性。

研究人員夏振元、裡查-喬杜里和萊夫-阿斯普教授多年來一直在研究這種無質量儲能概念

新電池設計的能量密度為30 Wh/kg，以汽車標準來看……並不算高。作為參考，現代Ioniq 6的53 kWh 電池組的額定能量密度為153 Wh/kg（PDF）。

但這只是電池組放在盒子裡的能量密度；要進行公平的比較，還必須加上整車結構底盤的重量，因為這種碳纖維結構電池的設計目的是取代整個車架，減輕整輛車的重量，同時釋放空間。

電動車和設備製造商可以利用這項新的等式，或大幅減輕產品重量，或在騰出的空間中重新填充更多電池，以提高整體儲能能力。

這些結果在實踐中可能是革命性的。 Asp說：”我們對電動車進行了計算，結果表明，如果電動車採用具有競爭力的結構電池，其行駛時間可比現在延長70%。”

該團隊的最新原型的硬度幾乎是先前迭代產品的三倍，彈性模量從25 千兆帕斯卡提高到70 千兆帕斯卡。團隊表示，現在它的硬度和承重能力與鋁材相當，但重量卻輕得多。

這種電池設計在陽極和陰極中都使用了碳纖維，碳纖維也能起到加強和集流的作用。這樣就不需要銅等重型材料製成的電流收集器，也不需要在電極設計中使用鈷等衝突金屬。

這種電池設計的正負極都採用了碳纖維材料

此外，這種電池使用半固態電解質而不是液態電解質在端子之間移動鋰離子。因此，它的易燃性更低，使用起來也更安全–不過研究小組承認，要讓離子快速通過電解質，以滿足大功率應用的需要，還存在一些問題。這方面還需要更多的研究。

是的，這只是另一種實驗室電池，因此，這些下一代電動車和設備還需要幾年的時間，但大規模生產和商業化已在醞釀中。

早在2022 年，該大學就與哥德堡的創投公司Chalmers Ventures 合作，成立了一家名為Sinonus 的新公司。該公司於今年6 月任命了新的首席執行官，以推動無質量儲能的商業化，從而改變我們製造汽車、小工具甚至風力渦輪機葉片的方式。

Asp說：”我們可以想像，信用卡般輕薄的行動電話或重量只有現在一半的筆記型電腦在時間上是最接近的。汽車或飛機上的電子設備等部件也可能由結構電池提供動力。這將需要大量投資，以滿足運輸業具有挑戰性的能源需求，但這也是該技術能夠發揮最大作用的地方。