Ученые разработали материал для силовой оболочки электромобилей

Энергоаккумулирующий композит двойного назначения на основе суперконденсатора из углеродного волокна для панелей кузова электромобиля разработали исследователи из Университета Центральной Флориды (UCF) в Орландо, США, 7 марта сообщает сайт научно-технических новостей Phys.org.

Композит может служить одновременно конструкционным материалом, например, для кузова электромобиля, и энергоаккумулирующим гибридным устройством — суперконденсатором-батареей. Материал прочен, как сталь, легче алюминия, а кроме того, помогает увеличить мощность автомобиля.

В статье, описывающей разработанный материал и опубликованной в журнале Small, посвященном нанотехнологиям, ученые пояснили решаемую ими задачу и методы, выбранные ими для ее решения.

Современные электромобили сталкиваются со многими проблемами, такими как ограниченная емкость заряда, низкий пробег на одну зарядку и длительное время зарядки, отмечают ученые.

В своем исследовании эти проблемы они решали путем разработки энергоаккумулирующего полимера, армированного углеродным волокном — e-CFRP, на основе суперконденсатора двойного назначения, который может накапливать электрическую энергию и функционировать в качестве структурного компонента корпуса электромобиля.

Достигается это за счет разработки уникальной конструкции: вертикально выровненных листов графена, прикрепленных к электродам из углеродного волокна, на которые нанесены различные оксиды металлов для получения электродов с высокой плотностью энергии.

Сборка из этого высокопрочного многослойного полимера изготавливается с использованием чередующейся конфигурации слоев эпоксидной смолы и полиакриламидного гелевого электролита. Разработанный таким образом e-CFRP обеспечивает высокую удельную плотность энергии 0,31 мВт•ч на кв. см при толщине 0,3 мм и высокой прочности на растяжение 518 МПа, прочности на изгиб 477 МПа и ударной вязкости 2666 Дж на кв. м.

Как поясняют разработчики, в автомобилях композитный материал суперконденсатора будет получать энергию при зарядке, как аккумулятор, а также при торможении автомобиля. «Срок его цикла зарядки-разрядки в 10 раз больше, чем у аккумулятора электромобиля», — сообщил руководитель группы профессор Центра нанотехнологий UCF Джаян Томас.

По его словам, новый материал нетоксичен и негорюч, что очень важно для безопасности пассажиров в случае аварии.

Более того, если совмещать конструкции из этого материала с солнечным элементом, можно использовать его для питания устройств Интернета вещей, а также для корпусов спутников связи.