Ultraľahká batéria ukladá energiu priamo do štruktúr uhlíkových vlákien

Vo svojej vízii zázračný kompozit ušetrí hmotnosť nielen vďaka svojej famózne nízkej základnej hmotnosti, ale aj preto, že sa zdvojnásobí ako súprava elektród na riadenie energie. Tým sa stane štrukturálnou batériou, ktorá sa nespolieha na tradičné batériové zväzky. Spoločnosť verí, že tento štýl skladovania energie by mohol prispieť k revolúcii vo všetkom od elektrických lietadiel po veterné elektrárne.

Predstavte si elektromobil, ktorý nezaťažuje obrovská batéria. Nepotreboval by ani toľko energie na pohon a mohol by sa spoľahnúť na menší motor, čím by ušetril ešte väčšiu váhu. Alebo si predstavte elektrický stroj s vertikálnym vzletom a pristátím, ktorý by mohol vzlietnuť bez zdvihnutia lítium-iónovej kotvy, ktorá si vyžaduje, aby bol späť na zemi do hodiny na jej nabitie. Alebo veterný turbínu s lopatkami, ktoré fungujú ako vlastné batérie a ukladajú energiu počas období nízkej spotreby na distribúciu v špičkách.

Spoločnosť Sinonus dúfa, že napíše budúcnosť, v ktorej sa všetky tieto vízie naplnia. Tvrdo pracuje na novom druhu inteligentných uhlíkových vlákien, ktoré sú schopné slúžiť ako elektródy integrovanej batérie. Švédski výskumníci z Chalmersovej technickej univerzity pritom identifikovali špecifickú podskupinu uhlíkových vlákien, ktoré by mohli poskytnúť tú správnu zmes elektrickej vodivosti a štrukturálnej tuhosti. Nakoniec pokračoval vývoj prototypu uhlíkovej batérie „bez masy“.

V roku 2022 univerzita a spoločnosť rizikového kapitálu Chalmers Ventures začlenila projekt do vlastnej spoločnosti Sinonus. Startup zhŕňa svoj účel ako „viacúčelový“, pričom sleduje materiály, ktoré slúžia dvom alebo viacerým funkciám v snahe šetriť celkové zdroje.

Napríklad v prípade elektromobilov by jeho batériový systém z uhlíkových vlákien pravdepodobne vážil rovnako alebo menej ako tradičné oceľové a hliníkové konštrukčné komponenty, ale s výhodou skladovania vlastnej energie a eliminácie potreby veľkej a ťažkej batérie.

Tento mesiac spoločnosť Sinonus vymenovala Markusa Zetterströma za svojho nového generálneho riaditeľa zodpovedného za komercializáciu uhlíkových vlákien, ktoré slúžia ako elektródy. Aj keď spoločnosť nepredpokladá čas, kedy by toto komercializačné úsilie mohlo viesť k prvým produktom pripraveným na trh, táto technológia prešla od tých hrubých prototypov dlhú cestu.

Spoločnosť Sinonus tvrdí, že jej koncept sa už osvedčil v laboratóriu výmenou AAA batérií za uhlíkovo-elektródovú batériu v aplikáciách s nízkou spotrebou. Ak sa chce dostať tam, kam chce, bude musieť zásadným spôsobom zvýšiť výkon, najskôr pomocou zariadení, ako je hardvér internetu vecí a počítačov, a nakoniec prejsť na zariadenia náročné na energiu, ako sú elektrické autá a lietadlá.

„Ukladanie elektrickej energie v uhlíkových vláknach možno nebude také efektívne ako tradičné batérie, ale keďže naše riešenie s uhlíkovými vláknami má aj štrukturálnu nosnosť, na systémovej úrovni možno dosiahnuť veľmi veľké zisky,“ vysvetľuje Zetterström.

Spoločnosť Sinonus ešte nezverejnila údaje o hustote energie pre svoj koncept batérie, ale prototyp z laboratória z roku 2021 mal hustotu len 24 Wh / kg, čo je zlomok toho, čo získate z moderných lítium-iónových batérií, ktoré nájdete vo všetkom od smartfónov až po elektrické autá a lietadlá.

No spoločnosť zostáva optimistická a poukazuje na predchádzajúcu štúdiu, ktorá zistila, že štrukturálne batérie z uhlíkových vlákien majú potenciál zvýšiť dojazd až o 70 %. Nižšia hustota energie by sa tiež mohla ukázať ako pozitívna, a spoločnosť navrhuje, že eliminuje prchavé chemikálie a vysoké koncentrácie energie, aby sa v konečnom dôsledku znížili šance na katastrofické zlyhanie. Otázne sú aj výrobné náklady.

Vývojárov rozhodne čaká ešte náročná, no fascinujúca práca. Bude určite zaujímavé sledovať, ako sa tím bude pokúšať nájsť odpovede na otázky týkajúce sa konceptu štrukturálnej batérie a jej konečnej životaschopnosti na trhu.