تحول در خودروهای برقی: باتری‌های ساختاری از الیاف کربن

به گزارش انرژی خبر؛ پژوهشگران دانشگاه «دیکین» در تلاشند تا الیاف کربن را به موادی تبدیل کنند که علاوه بر پشتیبانی از سازه، بتوانند انرژی ذخیره کنند.

این مواد به نام «باتری‌های ساختاری» شناخته می‌شوند و می‌توانند همزمان وزن خودرو را تحمل کرده و انرژی آن را تأمین کنند. این نوآوری می‌تواند باعث کاهش نیاز به برخی اجزای مجزا در خودروها و در نتیجه سبک‌تر شدن آن‌ها شود.

گروه پژوهشی این دانشگاه به جای استفاده از فناوری‌های مبتنی بر لیتیوم‌یون که در اکثر خودروهای برقی و دستگاه‌های الکترونیکی به کار می‌روند، بر روی ذخیره‌سازی انرژی مبتنی بر روی تمرکز کرده است. اگرچه روی به اندازه لیتیوم انرژی ذخیره نمی‌کند، اما مزایای دیگری دارد.

روی به‌وفور در دسترس است و قابلیت بازیافت دارد و باتری‌های مبتنی بر روی می‌توانند از مایعات غیر قابل اشتعال استفاده کنند، که این موضوع ایمنی بیشتری را به همراه دارد.

باگیا دارماسری، پژوهشگر اصلی این طرح، تأکید می‌کند که باتری‌های لیتیوم‌یون همچنان از اهمیت بالایی برخوردارند و تلاش‌ها برای افزایش ایمنی آن‌ها ادامه دارد.

این گروه پژوهشی به‌ویژه در طراحی‌هایی که ایمنی و توانایی تحمل بار اهمیت دارد، از روی به عنوان گزینه‌ای دیگر بهره می‌برد.

الیاف کربن به خاطر استحکام و وزن کم، پیش از این در صنایع هوافضا و خودروسازی مورد توجه بوده‌اند. پژوهشگران با تغییر سطح الیاف کربن، قابلیت ذخیره و آزادسازی انرژی الکتریکی را به این ماده اضافه کرده‌اند. در این طراحی، روی و دی‌اکسید منگنز به کار رفته است تا استحکام مکانیکی الیاف حفظ شود.

چالش اصلی این فناوری نه تنها در ساخت باتری با بیشترین میزان انرژی ذخیره‌سازی بلکه در حفظ استحکام آن در حین عملکرد به عنوان بخشی از سازه بزرگ‌تر است. اگر افزودن قابلیت ذخیره انرژی به استحکام قطعه آسیب بزند، این طراحی فاقد ارزش خواهد بود.

این پژوهش هنوز در مراحل آزمایشگاهی قرار دارد و هدف بعدی تیم، ساخت قطعات کاربردی و ارزیابی تعادل میان استحکام، ذخیره انرژی و ایمنی است. آن‌ها همچنین به بررسی این موضوع می‌پردازند که آیا این سازه می‌تواند وظایفی مانند شناسایی آسیب یا محافظت از تجهیزات در برابر تداخل الکترومغناطیسی را نیز انجام دهد.

در حال حاضر، خودروهایی با دیواره‌ها یا سقف‌هایی که قادر به ذخیره انرژی باشند، هنوز در آینده به نظر می‌رسند و هیچ محصولی آماده ورود به بازار نیست. سوالاتی درباره میزان انرژی قابل ذخیره، طول عمر و عملکرد این قطعات در شرایط دشوار همچنان باقی است.

این ایده رویکردی نوین به طراحی باتری‌ها را به وجود می‌آورد. به جای اینکه مهندسان برای هر باتری فضای جداگانه‌ای در خودرو در نظر بگیرند، ممکن است در آینده بخشی از خود خودرو نیز در تأمین انرژی آن نقش داشته باشد.

نتایج این پژوهش در نشریه علمی Composites Part B: Engineering منتشر شده است.