Panduan
Baru-baru ini, sebuah penelitian oleh Universitas Teknologi Chalmers di Swedia menunjukkan bahwa serat karbon dapat digunakan sebagai elektroda baterai untuk menyimpan energi secara langsung. Penelitian ini membawa peluang baru untuk baterai struktural. Material multifungsi ini secara signifikan akan mengurangi bobot pesawat dan kendaraan masa depan.
Latar Belakang
Serat karbon adalah jenis bahan serat baru dengan kekuatan tinggi dan serat modulus tinggi dengan kandungan karbon lebih dari 95%. Ini adalah bahan grafit mikrokristalin yang diperoleh dengan menumpuk serat organik seperti kristal mikro grafit serpihan sepanjang arah aksial serat, setelah karbonisasi dan grafitisasi.
Serat karbon memiliki karakteristik kekuatan tinggi, modulus tinggi, tahan suhu tinggi, tahan korosi, tahan lelah, tahan mulur, konduktivitas listrik, perpindahan panas, dll, dan telah banyak digunakan di bidang sipil seperti dirgantara, penerbangan, mobil, elektronik, mesin, bahan kimia, tekstil, dll. , Dan bidang militer seperti pembuatan pesawat terbang.
Supercar McLaren F1 dengan cangkang serat karbon (Sumber gambar: Wikipedia)
Pesawat Airbus A350 dihiasi dengan bahan serat karbon (Sumber gambar: Wikipedia)
Inovasi
Baru-baru ini, sebuah studi yang dipimpin oleh Chalmers University of Technology di Swedia menunjukkan bahwa serat karbon dapat digunakan sebagai elektroda baterai untuk menyimpan energi secara langsung. Penelitian ini membawa peluang baru untuk baterai struktural. Dalam baterai struktural, serat karbon dapat menjadi bagian dari sistem energi. Material multifungsi ini secara signifikan akan mengurangi bobot pesawat dan kendaraan masa depan.
Untuk elektrifikasi, penurunan berat badan merupakan tantangan utama. Pesawat penumpang masa depan harus lebih ringan dari yang sekarang agar bisa menjadi pesawat listrik. Demikian pula untuk kendaraan, pengurangan berat badan juga sangat penting, yang kondusif untuk memperpanjang jarak tempuh muatan.
Seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Visi para peneliti adalah bahwa sebagian besar bodi kendaraan atau badan pesawat udara terdiri dari baterai lithium-ion yang terstruktur. Bahan serat karbon multifungsi dapat digunakan sebagai elektroda baterai dan bahan penahan beban.
(Sumber gambar: Yen Strandqvist)
Visi para peneliti adalah bahwa sebagian besar bodi kendaraan atau badan pesawat terdiri dari baterai lithium-ion terstruktur. Bahan serat karbon multifungsi dapat digunakan sebagai elektroda baterai dan bahan penahan beban.teknologi
Penelitian oleh Leif Asp, profesor material dan mekanik komputer di Chalmers University of Technology, telah menunjukkan bahwa serat karbon bukan hanya bahan penguat, tetapi juga mampu melakukan lebih banyak tugas, seperti menyimpan energi.
Seperti terlihat pada gambar di bawah ini: Leif Asp dikelilingi oleh benang serat karbon. Elektroda dalam baterai lithium-ion terstruktur terdiri dari jaringan benang serat karbon dalam polimer. Setiap benang terdiri dari 24.000 serat karbon.(Sumber gambar: Johan Bodell)
Ia mengatakan: Dengan cara ini, bodi mobil tidak lagi hanya digunakan sebagai komponen penahan beban, tetapi sebagai baterai. Demikian pula, serat karbon juga dapat membawa aplikasi lain, seperti mengumpulkan energi kinetik, untuk sensor, atau sebagai konduktor untuk energi dan data. Jika semua fungsi ini menjadi bagian dari tubuh mobil atau pesawat terbang, bobotnya akan berkurang hingga 50%. "
Asp memimpin tim peneliti interdisipliner untuk melakukan penelitian. Baru-baru ini, mereka mempublikasikan sebuah makalah tentang bagaimana mikrostruktur serat karbon mempengaruhi kinerja elektrokimia, yaitu kemampuannya untuk berfungsi sebagai elektroda baterai lithium-ion. Sejauh ini, bidang penelitian ini masih belum tergali.
Peneliti mempelajari struktur mikro dari berbagai jenis serat karbon yang tersedia di pasar. Mereka menemukan bahwa serat karbon yang mengandung kristal dengan ukuran kecil dan orientasi yang buruk memiliki sifat elektrokimia yang baik tetapi kekakuan yang relatif rendah. Sebaliknya, serat karbon yang mengandung kristal berukuran besar dengan orientasi yang baik memiliki kekakuan yang lebih tinggi, tetapi kinerja elektrokimianya terlalu buruk untuk digunakan dalam baterai struktural.
Asp berkata: "Kami sekarang tahu cara membuat serat karbon multifungsi untuk mendapatkan kapasitas penyimpanan energi yang tinggi sekaligus memastikan kekakuan yang memadai. Kekakuannya sedikit berkurang, yang tidak menjadi masalah untuk banyak aplikasi seperti mobil. Saat ini, Pasar mendominasi material komposit serat karbon yang mahal, yang memiliki kekakuan yang cocok untuk pesawat terbang. Oleh karena itu, produsen serat karbon diharapkan dapat memperluas penggunaan serat karbon. "
Dalam penelitian tersebut, serat karbon dengan sifat elektrokimia yang baik memiliki kekakuan yang sedikit lebih tinggi dibandingkan baja. Namun, serat karbon dengan kinerja elektrokimia yang buruk memiliki kekakuan baja dua kali lipat.
Peneliti bekerja dengan mitra di industri otomotif dan penerbangan. Leif Asp menjelaskan bahwa untuk industri penerbangan, perlu dilakukan penambahan ketebalan material komposit serat karbon untuk mengimbangi kekakuan struktur baterai dan meningkatkan kapasitas penyimpanan energinya.
nilai
Leif Asp berkata: "Poin utamanya adalah untuk mengoptimalkan mobil pada tingkat sistem berdasarkan berat, kekuatan, kekakuan, dan kinerja elektrokimia. Industri otomotif lebih terbiasa mempertimbangkan untuk mengoptimalkan komponen individu, dan penelitian ini membawa cara berpikir baru ke dalam industri otomotif. Cara. Baterai struktural mungkin tidak seefisien baterai tradisional, tetapi memiliki kapasitas penahan beban terstruktur, sehingga akan membawa banyak manfaat pada tingkat sistem. "
Dia melanjutkan: "Selain itu, kepadatan energi yang lebih rendah dari baterai struktural akan membuatnya lebih aman daripada baterai standar, terutama karena tidak mengandung zat yang mudah menguap."
Kata kunci
Baterai, serat karbon, mobil
Referensi
[1] https://www.chalmers.se/en/departments/ims/news/Pages/carbon-fibre-can-store-energy.aspx
[2]
- Berani dan berhati-hati, berani mengambil resiko, menggiring orang kaya, sekarang profesi ini tidak lagi
- Dari kerangka resmi hingga molekul olahraga, 1.8T + 6AT dengan suspensi independen multi-tautan hanya 149.800
- "Gol empat tahun" Asosiasi Sepak Bola telah gagal selama tiga tahun! Terungkap bahwa Wu Lei terbang ke Jerman untuk operasi, atau terluka selama tiga bulan
- Angin "monster" India sedang kacau! Sichuan, Hunan, Guangdong, Guangxi dan Hainan dilanda badai es, dan dinginnya melebihi Timur Laut?