中佛羅里達大學（UCF）的一支研究團隊，剛剛介紹了新穎的電池-超級電容混合材料，有望在將來的電動汽車“動力套裝”中發揮重要的作用。在電池研究中，有個方向主要涉及提升下一代材料的強度、耐用性、以及挖掘其儲能潛力，比如設想讓車體兼作電池。而在 UCF 的這項新研究，不僅能夠拓展 EV 的續航里程，還可同步提升其加速能力。
團隊成員 Kowsik Sambath Kumar、Jayan Thomas 和 Deepak Pandey（來自：UCF）
此前，我們已經見過其它研究團隊、甚至大牌汽車製造商在結構電池領域取得的一些有趣進展。比如早在 2013 年，沃爾沃就展示過具有儲能潛力的碳纖維車身面板。
若能結合高能量密度電池和放電率驚人的超級電容，電動汽車的兩項特性都將得到顯著提升。而本文介紹的 UCF 研究項目，就涉及一種具有獨特性質的新材料。
研究配圖 – 1：材料結構與工藝說明
據悉，這種新材料不僅具有令人印象深刻的儲能潛力，還具有可承受意外事故的結構強度。如圖所示，科學家們嘗試將帶正負電的碳纖維層交替堆疊到了一起。
通過在其中夾上石墨烯片，還可進一步提升其儲電能力。再讓堆疊結構連接到塗有金屬氧化物的電極上，以增加設備的電壓和能量密度。
研究配圖 – 6：材料機械性能測試 – 拉伸 / 彎曲 / 衝擊試驗
最終我們見到了這樣一種超級電容器 —— 其機械性質如鋼鐵般堅固，但質量又比鋁要輕，且擁有許多電動汽車所需的特性。
若用於典型的車身外殼（兼作電池），其有望將續航里程增加多達 25% —— 從 200 英里（321 公里）輕鬆提升至 250 英里（402 公里）。
研究配圖 – 7：材料的楊氏模量 / 縱向剛度計算
研究合著者 Kowsik Sambath Kumar 指出：“當前電池佔據了 EV 重量的三四成，但若換用新型儲能複合材料，便可在不增加電池重量的情況下增加續航里程、或保持同等續航而減輕車重，此外該材料具有極高的抗拉伸、彎曲、衝擊強度”。
其次，得益於類似超級電容器的特性，新材料還可快速釋放電力，從而極大地推動電動汽車的加速表現。更棒的是，新材料無毒且不易燃，對於道路安全也有着相當重要的意義。至於充放電循環壽命，也是傳統 EV 動力電池的十倍。
研究配圖 – 8：衝擊試驗后斷裂的樣品
研究合著者 Jayan Thomas 補充道：“與以往存在有毒物質、易燃有機電解質、低生命周期、其性能較差的解決方案相比，新材料無疑是一個巨大的進步”。
展望未來，科學家們還希望將這項技術運用到無人機、便攜式 / 可穿戴設備（如智能眼鏡 / VR 頭顯），甚至暢想在太空環境中的衛星上使用。
Deepak Pandey 指出：“通過消除笨重的電池組，新型複合材料可讓立方體衛星變得更加輕巧，從而節省每次數千美元的發射費用、或者將省下的空間用於容納更多傳感器、測試設備和衛星功能組件”。