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UCF为电动汽车设计带电“动力服” 可使续航增加25%

盖世汽车 Elisha 2022-03-09 17:21:12

盖世汽车讯 据外媒报道,美国中佛罗里达大学(UCF)的研究人员利用NASA的先进技术,为电动汽车开发了一种带电动力套装(想像一下漫威漫画《黑豹》中穿的动力套装)。这种材料像钢铁一样坚固,比铝更轻,有助于提高汽车的动力能量。

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(图片来源:UCF)

该套装由层状碳复合材料制成,受益于独特的纳米级设计,可用作混合超级电容器装置(supercapacitor-battery hybrid device)。其可能应用于一系列需要轻量级电源的技术,如电动汽车、航天器、飞机、无人机、便携式设备和可穿戴技术。

研究人员希望,利用车体外壳来储存能量,与电池中的能量互为补充。研究负责人、UCF的教授Jayan Thomas表示:“这种复合材料像钢一样结实,甚至比钢还结实,但要轻得多。其优点在于可以减轻汽车的重量,并增加单次充电续航里程。”将这种材料用作车身外壳,可以使电动汽车的续航里程增加25%。相当于一辆单次充电可行驶200英里的汽车,能够额外行驶50英里,并减轻整体重量。作为一种超级电容器,还可以提升电动汽车的功率,为其提供额外推动力,使车辆在3秒内零加速至60 mph。

在汽车上,这种超级电容器复合材料,可以像电池一样通过充电获得能量,还可以在汽车刹车时增加能量。“其充放电循环寿命,是电动汽车电池的10倍多。”另外,这种材料无毒、不易燃。在发生事故时,这对乘客安全尤为安全。Thomas表示:“相较于过去的方法,这是巨大的进步。过去的方法采用有毒材料、易燃有机电解质,存在寿命周期短或性能差等问题。”由于采用独特的多层碳纤维设计,该材料具有显著的抗冲击强度和抗弯强度。对于承受汽车碰撞力来说,这具有重要意义。同时,具有较高的抗拉强度。

为了开发这种材料,研究人员构建带正电荷和负电荷的碳纤维层。当这些层体以交替方式堆叠和连接时,就创造了一种强大的储能复合材料。附着在碳纤维层上的纳米石墨烯薄片,可以提高电荷储存能力;而沉积在附着电极上的金属氧化物,可以提高电压,并提供更高的能量密度。对于混合超级电容器来说,可以提供前所未有的储能能力和充电生命周期。研究人员致力于探讨复合材料的形成、成型和优化,以及开发在碳石墨烯条中添加金属氧化物的方法。另外,开发了一种将纳米级石墨烯垂直排列在碳纤维电极上的方法。

这种超级电容器复合材料最重要的优势之一是,其重量很轻。研究人员表示:“目前,在电动汽车中,电池占总重量的30-40%。有了这种储能复合材料,可以在不增加电池重量的情况下提升续航里程,并进一步减轻车重。同时,保持较高的抗拉强度、抗弯强度和抗冲击强度。”

该技术目前已在相关环境中进行了测试,然后将开始真实环境测试。研究人员表示,要使其进入商业环境,需要针对商业应用进行深入的开发和测试。

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