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



Ny app underlättar för yrkesförare

Med Roadsmart-appen får yrkesförare info om otrygga rastplatser, vägarbeten och olyckor. I appen finns också vädertjänst, anvisningar till verkstad och bärgningsbeställning.

Brottsstatistik visar att det finns få säkra rastplatser för yrkesförare....

Läs mer
Maxi Grip
Funktionen, som kallas Automatic Grade Control, innebär att tiltvinkeln anpassas automatiskt efter modellen i grävsystemet och att föraren kan fokusera på höjden och rotationen.

Automatisk tiltvinkel för Trimbles användare med tiltrotator från Rototilt

Nu lanserar grävsystemstillverkaren Trimble en revolutionerande nyhet för sina anvä...

Läs mer
Heatweed


Engcon tiltar nu automatiskt med Trimble – ger ökad effektivitet

Engcon, världsledande tillverkare av tiltrotatorer, har tillsammans med grä...

Läs mer
Lägre bränsleförbrukning och renare avgaser med Komatsus grävmaskin PW160-11.

Lägre bränsleförbrukning och renare avgaser med Komatsus grävmaskin PW160-11

Komatsus nya hjuldrivna grävmaskin, PW160-11, är idealisk för arbeten på...

Läs mer
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.

Kolfiber kan lagra energi i karossen

En chalmersledd studie visar att det går att lagra energi direkt i kolfiber som...

Läs mer
ZX135US ”Sliding Arm” har en hydrauliskt styrd glidskena på stickan, som gör att maskinen har ett grävdjup på 7,8 meter.

Fem nya specialmaskiner lanserade av Hitachi

Hitachis clamshellgrävare har redan rönt stort intresse sedan den svenska entreprenö...

Läs mer
Ny kollektion med certifierade skyddskläder, Snickers Workwear ProtecWork.

Snickers Workwear lanserar helt ny kollektion med skyddskläder – inifrån och ut

Snickers Workwear lanserar nu sin första kollektion certifierade skyddskläder, ProtecWork...

Läs mer
Fullt E-märkt ploglampa med: halvljus, helljus, positionsljus och blinkers.

Ploglampa för vinterns utmaningar – motverkar snö- och isbildning

Oslagbar i kyligt oväder. Nu lanserar Strands Lighting Division (SLD) en prisvärd...

Läs mer
\

Undvik kollision med mer än 10 sekunders extra reaktionstid

En stor bidragande olycksfaktor i trafiken är mörkret. Ändå tänker...

Läs mer
Strands-ambassadörerna deltog framgångsrikt i Nordic Trophy 2018.

Elmia Lastbil 2018:

Stora framgångar för belysningsexperten Strands Lighting Division

Nordens största lastbilsmässa, Elmia Lastbil 2018, resulterade i stora framgångar...

Läs mer

Lys upp gång- och cykelvägar i höstmörkret med utomhusbelysning från Exaktor

Kvalitetsarmatur med optimal avbländning och ljusspridning för att ge en säkrare och förbättrad ljusmiljö för fotgängare, cyklister och bilister när det är mörkt. Armaturen är möjlig att kombinera med olika optik och ljusstyrning för att erhålla bästa ljusfördelning till den miljö som ska belysas. Lämplig för belysning av t ex gator, vägar, elljusspår, gång-, cykelvägar, parker, parkeringar.

En bra utomhusbelysning ger möjlighet till aktivitet under dygnets alla timmar och under alla...

Läs mer
Järnvägsgrip RR820 från Rototilt.

Rototilt® lanserar järnvägsgrip konstruerad för tunga arbeten

Rototilt® breddar produkterbjudandet och lanserar en helt ny grip specialiserad för tyngre...

Läs mer
Ett kraftigt pipande ljud tillsammans med en blixtljusfunktion gör både syn och hörsel uppmärksamt på backande fordon.

Backvarnare med inbyggt blixtljus för en säkrare arbetsmiljö

Strands Lighting Division fortsätter att lansera produkter med säkerhet i fokus. Nu...

Läs mer
Ove Meander, Försäljningschef Region Norr ser fram emot Load Up North 2018.

Swecons nyheter rullar in på Load Up North

När Swecon rullar in på Boden Arena och branschmässan Load Up North i slutet av...

Läs mer
Nya DAF Tridem.

Världslansering på Elmia Lastbil 2018

Nya DAF Tridem lanseras under Elmia Lastbils mässans första dag.

Läs mer
<span class=\

Ny markvibrator från Rototilt®

Rototilt® breddar produkterbjudandet och lanserar en helt ny markvibrator för grä...

Läs mer
<span class=\

Komatsus nya 142 tons tipptruck – första CE-certifierade HD1500-modellen

Med flera nya, avancerade och optimerade funktioner, är Komatsus nya tipptruck HD1500-8 en...

Läs mer
<span class=\

En kraftfull minsting – SLD presenterar nytt mini-arbetsljus

Liten och smidig, utan att kompromissa med ljusflödet. Nu lanserar Strands Lighting Division...

Läs mer


Mest lästa







Tågkraft

Uni-väg





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