近日，韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）能源研究中心開發(fā)了一種新型碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)電池，顯著提高了能量密度，同時保持了出色的機械性能。
　　
 
　　由于電池機械性能與電化學(xué)性能集成度較低，因此難以商業(yè)化。以往，研究主要集中如何將鋰離子電池嵌入到層狀復(fù)合材料中，電學(xué)和機械性能的提升有限。為此，KIST開展了全新的研究。
　　
　　他們首先分析了環(huán)氧樹脂與離子液體和碳酸鹽電解質(zhì)基固體聚合物電解質(zhì)（SPE）的固化機理，隨后通過控制溫度和壓力，優(yōu)化了固化過程，從而提高了結(jié)構(gòu)電池性能。
　　
　　此外，研究人員還采用了一種新的真空壓縮成型技術(shù)來制造 結(jié)構(gòu)電池，可有效地減少氣泡和缺陷，進一步提高電池性能。
　　
 
　　新型 結(jié)構(gòu)電池中，碳纖維（作為電極和集電器）的體積分?jǐn)?shù)增加了至少160%，大幅增加了電極面積及其與電解液的接觸面積，從而提高了能量密度。同時，由于碳纖維的增強作用，電池的機械性能也顯著提升。
　　
　　研究人員對新型 結(jié)構(gòu)電池進行了電化學(xué)性能測試和機械性能測試。測試結(jié)果表明，該電池具有高能量密度和良好的循環(huán)穩(wěn)定性；多次充放電循環(huán)后，電池容量保持率仍然很高；同時具有出色的抗拉和抗壓縮性能，可以承受較大的外力作用而不發(fā)生破壞。
　　
　　研究人員還關(guān)注了結(jié)構(gòu)電池內(nèi)的氣泡問題。研究人員通過精確控制固化溫度和壓力，有效減少氣泡的數(shù)量和大小，從而提高電池的離子傳導(dǎo)性和機械強度。
　　

 
　　此外，研究人員還探索了不同碳纖維類型和電解質(zhì)組合對 結(jié)構(gòu)電池性能的影響。結(jié)果表明，不同類型的碳纖維和電解質(zhì)組合可以進一步優(yōu)化電池性能。某些類型的碳纖維具有更高的導(dǎo)電性和機械強度，而某些電解質(zhì)則具有更好的離子傳導(dǎo)性和化學(xué)穩(wěn)定性。通過選擇合適的碳纖維和電解質(zhì)組合，可以進一步提高結(jié)構(gòu)電池的能量密度和機械性能。
　　
　　KIST該項研究為電動汽車、無人機和機器人等應(yīng)用提供了潛在的高性能能源解決方案，有望在更多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。