“轻量化”电池：直接将能量储存在碳纤维结构中

在瑞典查尔默斯理工大学开始的开创性碳纤维电池工作的基础上，深度科技初创公司Sinonus正在努力将一种突破性的新型多功能碳纤维商业化。在它的愿景中，这种神奇复合材料将减轻重量，不仅因为它出了名的低基重，还因为它将兼作一组能量管理电极，成为一种结构性电池，减少对传统独立电池组的依赖。该公司认为，这种储能方式可以帮助从电动飞机到风车的一切事物都发生革命性的变化。

想象一下，一辆电动汽车没有被一个巨大的千瓦时填充电池压得喘不过气来。它不需要那么大的动力来驱动它前进，可以依靠更小的电机，从而节省更多的重量。或者想象一个eVTOL可以在不提起锂离子“锚”的情况下起飞，而锂离子“锚”还需要在一小时内回到地面充电。或者是一个带有叶片的风车，叶片作为自己的电池，在低需求时期储存能量，以便在高峰时段分配。

Sinonus公司希望书写一个所有这些愿景都能成真的未来。该公司正在努力研制一种新型智能碳纤维，这种碳纤维可以用作集成电池的电极。

瑞典人长期以来一直致力于研究能够储存电力的结构复合材料。我们第一次听说这项工作是在十多年前，当时沃尔沃公布了它参与了一个研究项目，该项目是与包括查尔默斯在内的许多学术合作伙伴合作进行的。

查尔默斯捡起这个球，带着它跑了起来，几年后，它确定了一种特定的碳纤维子集，可以提供合适的导电性和结构刚度。该公司最终开发出了一种“无质量”碳电池的原型。

2022年，该大学和风险投资公司Chalmers Ventures将该项目剥离出来，成立了自己的公司Sinonus。这家初创公司将其目标总结为“多用途”，即追求具有两种或两种以上功能的材料，以节省整体资源。

例如，在电动汽车中，碳纤维电池系统的重量可能与传统的钢和铝结构部件相同或更轻，但其优点是可以自己储存电力，并且不需要大而重的电池组。

本月，Sinonus任命Markus Zetterström为新任首席执行官，负责将兼作电极的碳纤维商业化。虽然该公司没有估计这种商业化努力何时会产生第一批可供市场使用的产品，但自沃尔沃粗糙的原型车时代以来，这项技术已经取得了长足的进步。

Sinonus表示，他们已经在实验室中用碳电极电池代替AAA电池，在低功耗应用中证明了这一概念。为了实现它想要实现的目标，它必须以一种主要的方式扩大功率，首先是物联网硬件和计算机等设备，最终是电动汽车和飞机等耗电设备。

Zetterström解释说：“在碳纤维中存储电能可能不像传统电池那样高效，但由于我们的碳纤维解决方案也具有结构承重能力，因此可以在系统层面上取得很大的收益。”

当然，“效率不如传统电池”这一点是不能忽略的。Sinonus尚未公布其电池概念的能量密度数据，但2021年Chalmers实验室的原型电池密度微不足道，只有24 Wh/kg，与智能手机、电动汽车和飞机等现代锂离子电池组相比，这只是一个零头。

但Sinonus仍然持乐观态度，指出Chalmers之前的一项研究发现，结构碳纤维电池有可能将电动汽车的续航里程提高70%。该公司表示，较低的能量密度也可能被证明是积极的，可以消除挥发性化学物质和高能量浓度，最终减少灾难性故障的可能性。

成本是另一个悬在Sinonus哥德堡总部上空的问号，就像一团不祥的风暴云。电动汽车电池本身就很昂贵，但用特别夹在中间的电动级碳纤维代替它们真的会更便宜吗？

听起来Markus Zetterström还有一些困难但有趣的工作要做。我们期待着看到他和Sinonus团队试图找到围绕结构电池概念及其最终市场可行性的问题的答案。