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結構電池或無質量電池 可能成為未來電動車電池的最佳解決方案之一

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科技產業資訊室 (iKnow) - Kyle 發表於 2021年5月11日

圖、結構電池或無質量電池 可能成為未來電動車電池的最佳解決方案之一
 
2021年電動車領域中之結構電池,無論在在工業界和學術界都取得了許多進步。 若要進一步普及電動車,最大障礙就是行車續航距離。以目前頂級電動車中,一次充電可行駛約300英哩,看似是不錯的性能,但這並非市場期待的模樣。

根據研究,增加車輛續航里程的挑戰,有幾個關鍵角度可供選擇:
  • 首先是找出更快電池充電的方法;
  • 其次,創建更大容量的電池;
  • 最後,減輕車輛的重量。
  • 如果後兩者能夠並駕齊驅的尋找到,那麼能量密度更高的電池意味著更好的容量和更輕的重量。
傳統上,電池是獨立的組件,唯一功能就是車輛進行供電。可是隨著結構電池的概念興起,這種電池既可以用作電源,又可以作為車輛機械結構的一部分,被稱之為「無質量能量」。一旦電池當成結構,使系統的總重量加上電池等於整個結構的重量,即可獲得增加續航力的條件。

2021年初,Chalmers理工大學宣布了一種新電池,該電池比起傳統電池“好十倍”。根據這篇論文,該新電池的由負極是碳纖維製成,而正極是覆塗磷酸鐵鋰的鋁箔,至於碳纖維電池的電解質基質是玻璃纖維。其中,結構電池的能量密度為24 Wh / kg,大約只有鋰離子電池的20%而已;而材料楊氏係數為25GPa,可與20~30GPa的混凝土相當。簡單來說,透過新型碳纖維材料,成功設計出兼具儲存能量和剛性的結構電池。

該新型電池獲得瑞典國家太空局資助,希望將碳纖維電池能量密度提高到 75 Wh/kg,強度增加至75GPa,進而能達到與鋁媲美的堅固程度,但重量卻更輕更薄,這絕對有助於電動車與消費性電子產品發展。一旦該研究跳脫學術界領域之外,那麼結構電池將成為更具市場價值的解決方案。

近期,Williams Advanced Engineering(WAE)與Italdesign合作共同推出EV平台。這項合作的核心是利用WAE專屬的結構電池技術,進而提供車輛重量和底盤剛度。這又是一個採用結構電池或無質量電池的最佳範例。

總之,鋰電池技術已到盡頭,而電池佔電動車總體成本近4成,以致新型態電池成為汽車廠商必爭之地。如果未來可以實現結構電池並最終使用在電動車,那麼未來電動車的行駛里程有將往外擴大一步。現在就看學術界和工業界,如何快速實現這技術並成為EV電池的主流地位。(723字)


參考資料:
Could “Massless Storage” be the Future of EVs? All About Circuits, 2021/5/4
Big breakthrough for ’massless’ energy storage. Chalmers, 2021/3/22


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