结构碳纤维复合电池：安全性与性能的双重突破

来自 实验室仪器网

科学技术研究院机械工程系教授的研究小组开发出一种薄而均匀、高密度结构的碳纤维复合电池。这种多功能电池可支撑机械负载，具有高能量密度，并可最大限度地降低火灾危险。该研究成果发表在《ACS应用材料与界面》上。

结构电池用于环保型能源汽车、移动出行和航空航天等行业，必须满足两个关键要求：高能量密度和高承载能力。传统的结构电池技术在同时改善这两种功能方面面临挑战。不过，研究人员已经成功开发出解决这一问题的基础技术。

早期结构电池是将商用锂离子电池集成到层状复合材料中，此类电池的机械性能与电化学性能的集成度较差，导致材料生产、组装和设计优化存在问题，难以实现商业化。

为了应对这些挑战，金教授的团队探索了“储能复合材料”的概念，重点关注传统复合材料设计中至关重要的界面和固化特性。这种方法促成了高密度多功能结构碳纤维复合电池的诞生，可最大限度地提高功能性。

研究人员研究了环氧树脂的固化机理，这种树脂与离子液体和碳酸盐电解质基固体聚合物电解质混合时具有较高的机械强度。他们通过调节温度和压力来改善固化过程。

新设计的结构电池采用真空压缩成型技术生产，与早期的碳纤维电池相比，用作电极和集电器的碳纤维体积分数增加了160%以上。

这增加了电极和电解质之间的接触面积，从而形成高密度结构，提高电化学性能。此外，研究人员还成功地在固化过程中控制了气泡，增强了电池的机械性能。

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