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



Volvo 7900 Electric Articulated introduceras hösten 2019.

Volvo presenterar ny eldriven ledbuss – högre kapacitet, mindre buller och bättre luftkvalitet

Nu utökar Volvo Bussar sitt utbud av elektrifierade bussar med en helt eldriven ledbuss fö...

Läs mer


Nya 6th Sense: en banbrytande metod för smartare gruv- och infrastrukturverksamheter

Epiroc presenterar 6th Sense, ett nytt tillvägagångssätt som kombinerar...

Läs mer


Nytt digitalt verktyg hjälper redare till bättre torrdockningseffektivitet

Nu kan rederier skaffa sig bättre kontroll över sina torrdockningskostnader tack vare...

Läs mer

Nya Opel Corsa-e - med elektrisk räckvidd på 330 kilometer

Nya Opel Corsa-e erbjuder elektrisk räckvidd på 330 kilometer.

Opel goes electric. Med den sjätte generationen Opel Corsa erbjuder Opel för första...

Läs mer
Den eldrivna grävmaskinen JCB 19C-1 E-TEC jobbar utan utsläpp. Motorljudet är minimala 7 dBA.

JCB :s eldrivna grävmaskin – en nyhet så tyst att den är värd att prata högt om

JCB har skapat historia genom att visa sin första elektriska grävmaskin, den tystaste...

Läs mer
<noscript>&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; &amp;amp;lt;img alt=\

Agro Maskiners nya JCB bandgrävare på Entreprenad Live i höst

Agro Maskiner kommer på Entreprenad Live i höst att visa upp sin nya JCB grävmaskin...

Läs mer

Lambertsson lanserar digitala kontrollintyg

LambertssonOnline, en digitaltjänst från Lambertsson.

Via en QR-kod på maskinen kan kunderna nu se aktuell besiktningsstatus, få en på...

Läs mer
Intuitiva ToolTip Control har utvecklats av SVAB tillsammans med systerföretaget Steelwrist.

SVAB visar framtidskonceptet ToolTip Control på MaskinExpo

På årets upplaga av MaskinExpo kan besökarna både se och prova på SVAB...

Läs mer
Busskuren har inga fysiska dörrar. Istället finns öppningar med luftridå, som spärr mot luften utanför.

Ny busskur ska rena luften i städer

Är du orolig för vad du faktiskt andas in i väntan på bussen vid de...

Läs mer

Redskaparna premiärvisar stödkantläggare på MaskinExpo

Redskaparna premiärvisar sin stödkantläggare på MaskinExpo.

Redskaparna lanserar nu en stödkantläggare bestående av en skopa med ett...

Läs mer


Skarpa tester utökas hos NetworkRail på EL-ljus

Ljusteknikföretaget TopRight Nordic har levererat ljuskitt till hjälmar för personal...

Läs mer

Rototilt breddar redskapsprogrammet med kraftfulla rivtänder

Rivtänderna från Rototilt har förstärkt konstruktion och slitstål i HB450 både fram, bak och på sidorna. De har även förstärkt infästning för att klara stora brytmoment.

Med en förstärkt konstruktion och slitstål i HB450 både fram, bak och på...

Läs mer
Nya Manitou MLA-T533-145V förenar de bästa egenskaperna från en lastmaskin och teleskoplastare. Midjestyrning och centralt placerad hytt kombineras med imponerande lyftegenskaper. 6-8 juni finns den på Skogselmia i Scantrucks monter.

Scantruck drar till skogs

6-8 juni är det dags för årets ledande skogsmässa Skogselmia att gå av...

Läs mer

Mählers lanserar kraftfull sopvals för lastbil och hjullastare

Mählers nya SOP-LB2800 är en hydrauldriven roterande sopvals.

Den ledande plogtillverkaren Mählers fortsätter bredda sitt sortiment. Nu lanserar fö...

Läs mer


Förenklad hanteringen av maskin- och transporttjänster med autotilldelning

Genom autotilldelning av uppdrag kan en leverantör av maskin- och transporttjänster...

Läs mer

OilQuick lanserar certifierande program för skydd och förtroende


Redan 1993 släppte OilQuick det första fullhydrauliska snabbfästessystemet på...

Läs mer
Portafill MS-3WASH har Sverigepremiär på årets MaskinExpo.

Snart premärvisas Portafills nya mobila tvättsikt

Biocare Svenska AB kommer för första gången på svensk mässa att...

Läs mer

Hako presenterar nätt och kraftfull traktorserie från Kioti

Nya Kioti DK6010-serien presenteras på MaskinExpo.

Kioti DK6010-serien är en ny, nätt och kraftfull traktorserie från Kioti. Den...

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