Ερευνητές του Chalmers University of Technology, στο Γκέτερμποργκ της Σουηδίας, ισχυρίζονται ότι βρήκαν τρόπο να μετατρέψουν τις μπαταρίες υψηλής τάσης που χρησιμοποιούνται στα ηλεκτρικά οχήματα, σε δομικά στοιχεία των οχημάτων αυτών. Δηλαδή, με πιο απλά λόγια κατάφεραν να φτιάξουν αμάξωμα που είναι ταυτοχρόνως και μπαταρία.
Η ιδέα δεν είναι καινούρια. Η δημιουργία ενός αμαξώματος που να είναι ταυτοχρόνως και κέλυφος μιας μπαταρίας έχει πέσει στο τραπέζι αρκετά χρόνια πριν, το 2007 και η Volvo ασχολήθηκε με αυτό το ενδεχόμενο πριν από μια δεκαετία. Όμως τώρα, οι ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Chalmers, δηλώνουν ότι, σε συνεργασία με το KTH Royal Institute of Technology της Στοκχόλμης, κατάφεραν για πρώτη φορά να συνδυάσουν την ικανότητα αποθήκευση ενέργειας με τις απαιτούμενες από το αμάξωμα μηχανικές ιδιότητες, δηλαδή την ακαμψία και την ανθεκτικότητα.
Η τεχνολογία, λοιπόν, που επιτρέπει στο κέλυφος του αμαξώματος να λειτουργεί ως μπαταρία φαίνεται ότι έχει κάνει ένα βήμα πιο κοντά προς την πρακτική εφαρμογή της. Οι ερευνητές του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Chalmers ισχυρίζονται ότι κατασκεύασαν μια «δομική μπαταρία» η οποία μπορεί αφενός να διατηρήσει αποθηκευμένη ηλεκτρική ενέργεια και, αφετέρου, να λειτουργήσει ως μέρος της δομής του οχήματος.
Η μπαταρία είναι κατασκευασμένη από ανθρακονήματα, τα οποία χρησιμοποιούνται ήδη ευρέως στο χώρο του μηχανοκίνητου αθλητισμού για την κατασκευή των λεγομένων «μονoκόκ», αλλά και για πάνελ αμαξωμάτων σπορ αυτοκινήτων υψηλών προδιαγραφών (supercars). Βλέπετε, τα ανθρακονήματα χαρακτηρίζονται από χαμηλό βάρος, αλλά και από αυξημένη μηχανική αντοχή. Ενώ τώρα οι Σουηδοί έρχονται να αποδείξουν ότι μπορούν να λειτουργήσουν επίσης ως ηλεκτρόδια και αγωγοί ηλεκτρικού ρεύματος.
Στην πειραματική μπαταρία που δημιουργήθηκε, τα ανθρακονήματα παίζουν το ρόλο του αρνητικού ηλεκτροδίου, ενώ το θετικό ηλεκτρόδιο είναι ένα φύλλο αλουμινίου με επικάλυψη λιθίου-φωσφορικού σιδήρου. Οι ίνες άνθρακα λειτουργούν ως ξενιστές για το λίθιο και έτσι αποθηκεύουν την ενέργεια. Ενώ, δεδομένου είναι επίσης και αγωγοί για τα ηλεκτρόνια, δεν χρειάζονται αγωγοί κατασκευασμένοι από χαλκό και άργυρο – στοιχείο που συμβάλλει στον περαιτέρω περιορισμό του βάρους. Τόσο τα ανθρακονήματα όσο και το φύλλο αλουμινίου συμβάλλουν στη διαμόρφωση των μηχανικών ιδιοτήτων της δομικής μπαταρίας. Τα υλικά των ηλεκτροδίων χωρίζονται μεταξύ τους με ένα ύφασμα από υαλονήματα με δομή μήτρας η οποία περιέχει τον ηλεκτρολύτη. Η αποστολή του ηλεκτρολύτη είναι η μεταφορά ιόντων λιθίου μεταξύ των δύο ηλεκτροδίων της μπαταρίας, αλλά και η μεταφορά μηχανικών φορτίων μεταξύ των ανθρακονημάτων και άλλων μερών.
«Προηγούμενες προσπάθειες για κατασκευή δομικών μπαταριών είχαν ως αποτέλεσμα κυψέλες (στοιχεία) μπαταριών με καλές μηχανικές ή καλές ηλεκτρικές ιδιότητες», δήλωσε ο Leif Asp, καθηγητής του πανεπιστημίου Chalmers και επικεφαλής του project. «Αλλά εδώ, χρησιμοποιώντας ανθρακονήματα, καταφέραμε να σχεδιάσουμε μια δομική μπαταρία με ανταγωνιστική ικανότητα αποθήκευσης ενέργειας και ακαμψία.»
Όμως, η ενεργειακή πυκνότητα της νέας και πολλά υποσχόμενης μπαταρίας δεν μπορεί κανείς να πει ότι ενθουσιάζει, αφού με 24 Wh/kg, περιορίζεται στο 20% περίπου μιας σύγχρονης μπαταρίας ιόντων λιθίου. Ωστόσο οι ερευνητές πιστεύουν ότι η πιθανή εξοικονόμηση βάρους από τη χρήση ανθρακονημάτων και την κατάργηση των μεγάλου βάρους “αυτόνομων” μπαταριών θα απαιτήσει την αποθήκευση μικρότερης ποσότητας ενέργειας, καθώς ένα ελαφρύτερο όχημα θα καταναλώνει λιγότερο.
Αν το εγχείρημα των δομικών μπαταριών ευοδωθεί και η συγκεκριμένη τεχνολογία αποδειχτεί ασφαλής και αξιόπιστη, τότε ενδέχεται να έχουμε βρει τη λύση στο πρόβλημα του βάρους που προσθέτει η μπαταρία σε ένα ηλεκτρικό όχημα, αφού η αύξηση της χωρητικότητας της μπαταρίας θα «απορροφάται» από το αμάξωμα.
