瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队近日发表了一项研究成果,该成果被称为“无质量”电池。
团队负责人Anna,Persson表示,电池能量密度的提高将会使电动汽车的续航能力提升70%。
那么这种“无质量”电池究竟是如何炼成的?
这种革命性的技术又将会对电动汽车的发展和设计带来怎样的影响?
让我们跟随这支研究团队的脚步,一起揭秘这项重大发现的真相。
瓦解传统建筑设计。
如果说房屋有“墙壁”和“屋顶”,那么电池就有“隔膜”和“外壳”。
物理学中称为“量子隧穿效应”的现象发生在电池中时,离子可能会穿透膜而走向另一边,而不是反弹回来。
这些分子由于布朗运动而不断随机运动。
由于内部障碍物的存在,它们没有办法完全自由地在空间中移动,从而使得库仑效率没有达到100%。
于是,研究人员决定通过创建一段高刚性的高强度碳纤维结构来解决这个问题,这种结构有助于将分子间的距离缩小到原子层级,从而更易发生量子隧穿效应。
能量密度是指每单位体积或质量所储存的能量,是用来衡量燃料能量潜力的一个重要指标。
在电池领域,能量密度是电池材料储存能量的能力与体积或质量什么的比率。
电动汽车的一大重要关注点是续航能力。
因此,这一发现对电动汽车行业有着巨大意义。
现在,我们必须消除电池中这些外部结构。
为什么?
因为梁将产生弯曲,这种弯曲会导致量子隧穿效应在膜之间失效,并且许多分子会被反弹回来。
在全碳纤维结构的基础上,内部膜的效果将非常接近于无用。
外骨架、隔膜等部件无用后,又一发明却面世。
研究人员在为他们的发明命名时大胆地取名为“无质量”电池。
“无质量”的含义是人造材料的存在并不会像馒头里的豆沙那样增加体重。
能量密度飙升。
对于一种全新的电池系统来说,能量密度可能是最具吸引力的属性之一。
研究人员通过使用不同的方法将不同的材料组合在一起,创造出新颖且具有显著改进性能的电池。
当它们结合起来时,他们发现这种全碳纤维结构还具有其他有益属性,包括极高的库仑效率,超过100%(几乎没有任何分子反弹回去)。
一台现代化便携式计算机的能量密度约为15Wh/kg,因此将来电动汽车将比现在更加轻盈、充满活力、小巧。
他们还发现,该电池系统的弹性模量接近76GPa,而铝合金的弹性模量约为69GPa。
这意味着这种新型电池系统几乎需要更少的材料才能提供相同强度,从而使其更轻、更薄、更堅固。
此外,这一全碳纤维结构还展现出极大的潜力,可以进行改进,甚至使这种全新的结构更强大。
设计理念改变游戏规则。
在切实改进技术方面,受制于重力并被固定在其他材料上,仍然可以创造出世界上最轻薄、最坚固的东西。
如果它们能够获得其他重大发现,就像苹果公司所拥有的一样。
“我们还处于这种新程序进展发展的早期阶段,能量密度仍有进一步提高潜力。”
如今,还要求研究人员考虑开发新技术:工业设计。
这是因为当这种全碳纤维结构被应用于未来新设备(例如手机和电子计算机)时,它们将产生比现有系统更薄的设计。
虽然这样的先进设备肯定会给制造商带来好处,但对于消费者来说,额外好处实际上是微乎其微的。
但在过去几年中,这种技术变革还是可能会对电动车行业产生重大影响,改变整个行业的设计理念。
想象一下,拥有一种“无质量”电池的电动汽车具有更长的续航能力,并且其结构设计提供了更大的内部空间,从而使这些汽车更加美观。
根据该项目开发人员之一Ralph,Haeusler的说法,这种新电池基本上阐明了未来合理安全交通工具天空的新设计要求。
“同时,这些要求实际上比可以实现在目前电池配置中要显著简单得多,因为不再需要外部支撑来确保这些组件不会变得太弱或者太容易破裂。”
智利大学正在考虑投资这项技术开发并尽快推出带有新型涂层和结构框架的电动车型,该模型应该使其占有更多市场份额,因为它们能够继续发挥巨大竞争优势。
不久之后,“无质量”汽车将涌入汽车市场,并随着时间推移不断完善以获得更多利益。
结语
瑞典查尔姆斯理工大学的研究团队提出的“无质量”电池是一项革命性的技术,有望彻底改变电动汽车的发展和设计,为实现更加环保和可持续发展的未来奠定基础。
该成果还将在全世界范围内产生巨大的影响,从手机到交通工具等各个领域,都将迎来更加轻便和安全的新技术,同时也将促使科学家们进一步探索更新的轻量化材料,为推动科技进步和造福人类作出贡献。
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