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盖世汽车|NRL 团队提出结构电池发展方向 着眼于解耦结构和高能量密度电池


研究人员发现 ， 依赖于单功能材料的解耦结构电池 ， 具有更高的弹性模量和比能量值 。 而且 ， 开发下一代结构电池 ， 应着眼于高能量密度的铝-空气电池和锌-空气电池 。
盖世汽车讯据外媒报道 ， 美国海军研究实验室的研究团队发现 ， 在设计结构电池的两种主要方法中（采用具有去耦合功能的单功能材料或具有耦合功能的多功能材料） ， 依赖于单功能材料的解耦结构电池 ， 通常比耦合结构电池具有更高的弹性模量和比能量值 。

盖世汽车|NRL 团队提出结构电池发展方向 着眼于解耦结构和高能量密度电池
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【盖世汽车|NRL 团队提出结构电池发展方向 着眼于解耦结构和高能量密度电池】

研究人员的分析还表明 ， 要进一步开发下一代结构电池 ， 应着眼于高能量密度的铝-空气电池和锌-空气电池 。
研究人员Hopkins表示："结构电池 ， 即设计用于承受机械载荷的电池 ， 预计将大幅提升系统级比能量 ， 从而使电动汽车的行驶里程增加70% ， 无人机的悬停时间延长41% 。 结构电池能够储存能量和承载机械载荷 ， 减少设备所需的传统结构材料的数量 。 "
该团队对实验用结构电池进行了元分析 ， 还通过弯曲刚度的公式证明 ， 解耦结构电池具有基本优势 ， 因为它们将承重部件置于最外层表面上 ， 即电池外壳 。
研究人员表示："我们的分析显示 ， 解耦结构电池的性能 ， 通常优于基于现有全电池原型的耦合版本 。 然而 ， 这两种结构的电池仍然面临一定的挑战 。 例如 ， 大多数结构电池使用的是锂离子化学物质(238Wh/kgcell) ， 如果被机械负荷损坏 ， 就会发生热失控 。 不幸的是 ， 能量密度更高的锂基化学物质 ， 如锂硫和锂空气电池 ， 也会发生热失控 。
"如果采用轻质金属或汽车纤维复合材料 ， 能使电池外壳材料达到基本性能极限 ， 那么必须使用体积和重量能量密度更高的耐损伤电池材料 ， 来提高结构电池的性能 。 因此 ， 我们建议使用能量密度高的水金属-空气电池 ， 以免发生热失控 ， 如一次性使用的铝-空气电池（系统级900Wh/kgsy）和可充电的二次锌-空气电池（400Wh/kgsy） 。 "


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