یک باتری فیبر کربنی جدید می‌تواند خودروها و هواپیماها را ۵۰ درصد سبک‌تر کند. این ماده نوآورانه یک هدف دوگانه را دنبال می‌کند تا هم به عنوان یک جزء ساختاری و هم منبع انرژی عمل کند و نیاز به باتری های سنگین را از بین ببرد.
به گزارش سرویس اخبار علمی سایت شات ایکس و به نقل از ایسنا یک استارت‌آپ به نام سینونوس(Sinonus) که از دل دانشگاه فناوری چالمرز(CTU) بیرون آمده است، با هدف متحول کردن صنعت حمل و نقل با مواد فیبر کربن پیشگامانه خود که قادر به ذخیره انرژی الکتریکی هستند، تاسیس شده است.
پژوهشگران می‌گویند، این نوآوری پتانسیل کاهش وزن خودروها و هواپیماها را تا ۵۰ درصد دارد.
این ماده هم به عنوان یک جزء ساختاری و هم به عنوان یک باتری عمل می‌کند و نیاز به باتری‌های سنگین جداگانه را از بین می‌برد.
تلاش‌های قبلی برای ساخت باتری‌های ساختاری منجر به سلول‌هایی با خواص مکانیکی خوب یا خواص الکتریکی خوب شده است.
لیف آسپ استاد مکانیک مواد و محاسباتی در دانشگاه فناوری چالمرز می‌گوید: ما در اینجا با استفاده از فیبر کربن موفق به طراحی یک باتری ساختاری با ظرفیت ذخیره‌سازی انرژی و استحکام رقابتی شده‌ایم.
این کار می‌تواند به توسعه وسایل نقلیه الکتریکی سبک‌تر و کارآمدتر با برد طولانی‌تر و هواپیماهای سبک‌تر با کاهش مصرف سوخت کمک کند.
بهینه‌سازی وسایل نقلیه
مارکوس زتراستورم مدیرعامل سینونوس اظهار داشت که آنها یک کامپوزیت ابتکاری فیبر کربنی را توسعه داده‌اند که به عنوان باتری نیز عمل می‌کند.
وی افزود: با جایگزینی بخشی از مواد ساختاری در کاربردهای مختلف با کامپوزیت چند منظوره ما می‌توان ظرفیت ذخیره‌سازی الکتریکی را بدون افزودن وزن یا حجم افزایش داد. از طرف دیگر این نوآوری می‌تواند وزن و حجم سیستم را کاهش دهد و در عین حال ظرفیت باتری (یا ترکیبی از آن) را حفظ کند.
در حالی که چگالی انرژی این ماده هنوز در حال توسعه است، زتراستروم می‌گوید که چگالی انرژی آن در حال حاضر بین ۲۵ تا ۵۰ درصد باتری های لیتیوم-یون معمولی است.
به گفته آسپ در حالی که باتری های ساختاری ممکن است به همان سطح کارایی باتری های سنتی نرسند، قابلیت تحمل بار ساختاری آنها اجازه می‌دهد تا دستاوردهای قابل توجهی در سطح سیستم داشته باشند.
وی افزود: نکته کلیدی این است که خودروها را بر اساس وزن، استحکام، سفتی و خواص الکتروشیمیایی بهینه کنیم. این چیزی شبیه به طرز تفکر جدیدی برای بخش خودرو است که بیشتر برای بهینه‌سازی اجزای جداگانه استفاده می‌شود. علاوه بر این، چگالی انرژی کمتر باتری های ساختاری، آنها را نسبت به باتری های استاندارد ایمن‌تر می‌کند، به ویژه اینکه این باتری ها حاوی مواد فرار نیستند.
سال‌ها پژوهش و پیشرفت‌های متعدد
توسعه باتری های ساختاری در دانشگاه فناوری چالمرز نتیجه سال‌ها تحقیق و پژوهش از جمله اکتشافات قبلی در مورد انواع خاصی از فیبر کربن بوده است.
در یک مطالعه nv دانشگاه فناوری چالمرز در سال ۲۰۱۸ پژوهشگران دریافتند که باتری های ساختاری مبتنی بر فیبر کربن می‌توانند وزن وسایل نقلیه و هواپیماها را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.
در سال ۲۰۲۱ آنها با اعلام ساخت باتری ساختاری با عملکرد ۱۰ برابر نسخه‌های قبلی به نقطه عطف قابل توجهی دست یافتند.
این باتری از فیبر کربن به عنوان یک الکترود، رسانا و مواد باربر به طور همزمان استفاده می‌کرد و چگالی انرژی ۲۴ کیلوگرم بر وات ساعت را نشان می‌داد که تقریباً ۲۰ درصد در مقایسه با باتری های لیتیوم-یون ظرفیت داشت.
سینونوس قبلاً با جایگزینی باتری های AAA در دستگاه‌های کم‌مصرف، قابلیت این فناوری را با موفقیت نشان داده بود.
این شرکت اکنون بر روی بهینه‌سازی این فناوری برای کاربردهای بزرگتر از جمله وسایل نقلیه الکتریکی و هواپیماها متمرکز است و به طور فعال با شرکای صنعتی برای تسریع در ادغام این ماده نوآورانه در طرح‌های خود همکاری می‌کند.
ترکیبی از کاهش وزن، افزایش بهره‌وری انرژی و افزایش ایمنی، این فناوری را به یک تغییر دهنده بازی با پتانسیل تغییر شکل آینده حمل و نقل تبدیل می‌کند.