Facebook

Instagram

Kolfiber kan lagra energi i karossen


2018-10-22

Forskarnas vision är fordon där stora delar av bilkarossen eller flygplansskrovet består av strukturella litiumjonbatterier. Multifunktionell kolfiber kan på samma gång fungera som batterielektroder och bärande material. Forskarna arbetar med strukturella litiumjonbatterier där de negativa elektroderna utgörs av kolfiber och de positiva elektroderna av katodbelagd kolfiber. I bilden är batteriet uppladdat, vilket innebär att den negativa elektroden är fylld med de plusladdade litiumjonerna.
Bild: Yen Strandqvist
Forskarnas vision är fordon där stora delar av bilkarossen eller flygplansskrovet består av strukturella litiumjonbatterier. Multifunktionell kolfiber kan på samma gång fungera som batterielektroder och bärande material. Forskarna arbetar med strukturella litiumjonbatterier där de negativa elektroderna utgörs av kolfiber och de positiva elektroderna av katodbelagd kolfiber. I bilden är batteriet uppladdat, vilket innebär att den negativa elektroden är fylld med de plusladdade litiumjonerna.

Leif Asp med en spole med kolfibergarn. Elektroderna i ett strukturellt litiumjonbatteri består av kolfibergarn som ligger i ett rutnät i en polymer (se illustration). Varje garntråd består av 24 000 enskilda kolfibrer.
Bild: Johan Bodell
Leif Asp med en spole med kolfibergarn. Elektroderna i ett strukturellt litiumjonbatteri består av kolfibergarn som ligger i ett rutnät i en polymer (se illustration). Varje garntråd består av 24 000 enskilda kolfibrer.

En chalmersledd studie visar att det går att lagra energi direkt i kolfiber som batterielektroder. Det öppnar nya möjligheter för så kallade strukturella batterier, där kolfibern blir en del av energisystemet. Den här typen av multifunktionella material kommer att kunna minska vikten väsentligt i framtidens flygplan och bilar – vilket är en nyckelutmaning för elektrifiering.


Passagerarflygplan måste bli betydligt lättare än idag för att kunna drivas med el. Även för bilar är minskad vikt mycket betydelsefullt för att körsträckan per batteriladdning ska kunna bli längre.

Leif Asp, professor i material- och beräkningsmekanik på Chalmers, forskar om kolfibrernas förmåga att utföra fler uppgifter än att enbart vara förstärkningsmaterial. De kan till exempel lagra energi.

– En kaross skulle då inte bara vara ett bärande element utan också fungera som batteri, säger han. Kolfibern kommer även att kunna användas för andra ändamål så som att ta tillvara på rörelseenergi, till sensorer, och som ledare av både energi och data. Om alla dessa funktioner var delar i en bilkaross eller ett flygplansskrov så skulle det kunna minska vikten med upp till 50 procent.

Leif Asp har lett en tvärvetenskaplig grupp av forskare som nyligen publicerade en studie om hur kolfibrers mikrostruktur påverkar deras elektrokemiska egenskaper, det vill säga deras förmåga att fungera som elektroder i litiumjonbatterier. Detta har hittills varit ett helt outforskat område.

Forskarna har studerat mikrostrukturen hos olika typer av kommersiellt tillgängliga kolfibrer. De har upptäckt att kolfiber med små och svagt orienterade kristaller har goda elektrokemiska egenskaper men lägre styvhet relativt sett. Jämför man detta med kolfiber som har stora och orienterade kristaller så är styvheten visserligen högre, men de elektrokemiska egenskaperna är för låga för att kunna användas i strukturella batterier.

– Nu vet vi hur multifunktionella kolfibrer ska tillverkas för att uppnå hög energilagringsförmåga och samtidigt tillräckligt hög styvhet, säger Leif Asp. Att gå ner lite i styvhet är inga problem för många tillämpningar, såsom bilar och cyklar. Marknaden domineras idag av dyra kolfiberkompositer med en styvhet som är anpassad för flygplan. Här finns det alltså möjlighet för kolfibertillverkarna att utöka sitt sortiment.

I studien hade kolfibertyperna med goda elektrokemiska egenskaper något högre styvhet än stål, medan den typ som hade för dåliga elektrokemiska egenskaper är drygt dubbelt så styv som stål.

Forskarna samarbetar med både bil- och flygindustri, och Leif Asp säger att det för flygindustrins del kan vara aktuellt att öka kolfiberkompositernas tjocklek för att kompensera för minskad styvhet hos strukturella batterier. Det skulle i sin tur också öka kapaciteten för energilagring.

– Nyckeln är att optimera fordonen på systemnivå – utifrån både vikt, hållfasthet, styvhet och elektrokemiska egenskaper. Det är lite av ett nytt sätt att tänka för fordonsbranschen, där man är mer van vid att optimera enskilda delar. Strukturella batterier kan kanske inte bli lika effektiva i sig som traditionella batterier, men eftersom de har en strukturell lastbärande förmåga så kan man göra mycket stora vinster på systemnivå.

– Den lägre energitätheten hos strukturella batterier skulle dessutom troligtvis göra dem säkrare än vanliga batterier, särskilt i kombination med att de inte skulle innehålla några flyktiga ämnen.


Forskningen har finansierats av Vinnova, Energimyndigheten, Vetenskapsrådet, och Alistore European Research Institute.




Källa: Chalmers


Skriv ut



Sokkia introducerar ny GNSS mottagare GRX3

Nya GNSS mottagaren GRX3 från Sokkia.

Sokkia introducerar det senaste tillskottet av GNSS mottagare - GRX3 är konstruerad för...

Läs mer
Safetyseal

Pacific Laser Systems lanserar ny laserserie


FLUKE-företaget Pacific Laser Systems, PLS, introducerar en ny laserserie med punkt-, kryss-...

Läs mer
Uniteam

Nya serien lågflödeskrävande markvibratorer för grävmaskiner – kan drivas via tiltrotatorn

Engcon lanserar ny serie lågflödeskrävande markvibratorer för grävmaskiner.

Den världsledande tiltrotatortillverkaren Engcon tar nu ett stort steg framåt vad gä...

Läs mer
Unikt med nya modellen är att den är batteridriven.

Ny unik ogräsborste gör jobbet bättre

YstaMaskiner AB presenterar en unik ny modell av ogräsborste för miljövänlig...

Läs mer

Här är nya konstruktionsstålet som stärker den svagaste länken

Ägare av fordonsparker och lyftutrustning lever under en ständig press att effektivisera...

Läs mer
Nya EU steg V-motorer från Caterpillar:

Få bättre prestanda, bränsleekonomi, tillförlitlighet och flexibla installationer

Cat-C9.3B-motor.

Pon Power lanserar nu hela Caterpillars produktiva, bränsleeffektiva och prestandaoptimerade...

Läs mer
Med den nydesignade slitstarka lastskopan av Hardox 500 Tuf kan 24 ton material lastas med bara Märthätre skopor utan att överskrida den totala skopvikt som tillverkaren specificerat.

Nya Hardox 500 Tuf slitstål sätter hårt mot hårt

Winkelbauer GmbH i Österrike är en ledande leverantör av högpresterande skopor...

Läs mer

Engcon uppgraderar sina sorteringsgripar – anpassas för nya generationen tiltrotatorer och grävmaskiner


Engcon, världsledande tillverkare av tiltrotatorer, meddelar att de uppgraderar och anpassar...

Läs mer
Limegult vid markering av vägarbete.

Nytt färgtema på förslag för vägarbeten

Kan limegult bli den nya färgen för att säkrare markering av vägarbeten? SBSV,...

Läs mer
Sopvalsen är blästrad, grundlackerad och pulverlackad och kompletterar YstaMaskiners sortiment av sopvalsar utan uppsamlingsbox.

Nya modeller från YstaMaskiner

YstaMaskiner AB presenterar inför 2019 två nya modeller av sopvalsar med en arbetsbredd...

Läs mer

Engcon erbjuder automatiskt redskapsfäste för grävmaskiner upp till 40 ton

Engcon erbjuder automatiskt redskapsfäste för grävmaskiner upp till 40 ton.

Engcon, världsledande tillverkare av tiltrotatorer, påbörjar under 2019...

Läs mer

Nästa generations biologiska avloppsreningsverk är här – och drivs av solen

Den nya generationen biologiska avloppsreningsverk har en robust och användarvänlig design och har dessutom pressade energikostnader tack vare att de kan drivas av solenergi.

Kingspan levererar och säljer reningsverk för hushåll och kommersiella...

Läs mer
Baserat på SVABs Quantum Tool Recognition-system släpper Leica Geosystems och SVAB tillsammans ett nytt effektivt verktyg för iXE3- och iGW3-maskinstyrningssystem.

SVAB’s Quantum Tool Recognition tillsammans med Leica iCON 3D maskinstyrningssystem

Tool Recognition finns både till grävmaskins- och hjullastarlösningar från...

Läs mer

Ny krympreducerare förlänger betongens livslängd

MasterLife SRA 900 är en helt ny krympreducerare som på ett effektivt sätt reducerar betongens krympning och därmed risk för sprickbildning vilket ger en högkvalitativ och beständigare betong.

Med MasterLife SRA 900 introducerar Master Builders Solutions, ett innovativt tillsatsmedel som...

Läs mer
ZW330-6 är Hitachis hjullastare i 30-tons klass. Maskinen har det senaste av modern teknik för effektiv körning och bra arbetsmiljö.

Ökad styrka och modern teknik i nya Hitachi ZW330-6

Hitachi har lanserat den senaste modellen av Hitachis 30 tons hjullastare ZW330-6, som nu är...

Läs mer


Volvo Construction Equipment satsar på eldrivna kompaktmaskiner

Som första aktör i branschen har Volvo Construction Equipment meddelat att företaget...

Läs mer
I över sex minuter lyckades bilen som besprutats med AVD stå emot branden och förhindra att den spreds.

Nytt släckmedel kan hejda brandens spridning

Ursprungligen är släckmedlet framtaget för att släcka bränder i...

Läs mer

Scantruck får nytt agentur för amerikanska saxliftar

Den elektriska saxliften 1530-ED kom högt när bästa personlift kårades. Den endast 860 kg tunga liften säkrade att GMG fick förstaplatsen.

Scantruck utvidgar existerande program från Manitou och PB Platforms med både...

Läs mer


Mest lästa
















Unica Media AB © 2014
Org.nr 556961-2624
Unica Media AB
Hammarby Fabriksväg 23
120 30 Stockholm
Kontakt
info(at)infrasverige.se
Annonsering
annons(at)infrasverige.se