零重量電池 不是夢

文/施奇廷 |2021.06.23
636觀看次
字級

文/施奇廷

汽油車要跑得遠,油箱要大顆;電動車要跑得遠,電池要大顆。這不是廢話嗎?沒錯,不過電池一大顆,體積變大、重量變重,車子也需要變得更大更重,於是耗電又變更快,搞不好一來一往,裝了大顆電池以後,續航力反而變小。

不過免驚!今天要介紹的是「重量=0」的電池!喂,我們可是專業的物理系教授,講這種顯然違反物理定律的話可以嗎?其實,並沒有違反物理定律喔!那是怎麼做到的?

油電能量 相差50倍

首先,我們若要製造一輛車,它的殼,也就是車體結構一定要夠堅固,才可能通過各種安全標準,然後在這個殼裡面裝上電池馬達(電動車的話),以及各種機械與電子設備,讓這輛車能夠在人(或者是AI)的控制下行動,到達我們想要到的地方。所以這輛車的重量就是上述所有的東西加起來……對了,還要加上坐在上面的人的體重;而車子用來移動的能量來源,就藏在那顆電池裡。

電池的材料與設計,當然就是要儲存電能,盡可能要提高「能量密度」:也就是「電池每公斤的重量能夠儲存的電能」。目前一公斤重的車用鋰電池,可以儲存90萬焦耳的電能;而汽油的能量密度大約在每公斤4700萬焦耳,相差超過50倍。雖然電動車的能源轉換效率比汽油車的引擎來得高,不過還是很難弭平這個落差。因此找到能量密度更高、而且安全的材料來製造車用電池,是當務之急。

車殼、電池 合為一體

不過如果跳脫「要存很多電就要放一顆超大電池」的想法,改成「做車殼的材料能不能也拿來充電?」的話,那就「車殼即電池、電池即車殼」,不必為了提供電能而增加車子的重量,只要把電能充進本來就屬必要配備的汽車結構就行了。所以其實不是「重量為零的電池」,而是「為了放電池所增加的汽車重量為零」。

瑞典查爾姆斯(Chalmers)科技大學的利夫教授(Leif Asp)開發了一種新的結構電池,是利用碳纖維作為負極,以及表層包覆磷酸鋰鐵的鋁箔作為正極,中間以玻璃纖維絕緣。

雖然目前結構電池的能量密度,仍然差強人意,但是它的抗拉強度已經可跟一般建築材料匹敵。

利夫仍在持續改進這個電池的設計,他預期此電池可以作為車體結構一部份的「零重量電池」,甚至是「重量為負的電池」,因為這種材料比現有的鋼材更輕。



欲知更多科普情報,歡迎追蹤【 超中二物理宅的科學雜記 】。

熱門新聞
訂閱電子報
台北市 天氣預報   台灣一週天氣預報

《人間福報》是一份多元化的報紙,不單只有報導佛教新聞,乃以推動祥和社會、淨化人心為職志,以關懷人類福祉、追求世界和平為宗旨,堅持新聞的準度與速度、廣度與深度,關懷弱勢族群與公益;強調內容溫馨、健康、益智、環保,不八卦、不加料、不阿諛,希冀藉由優質的內涵,體貼大眾身心靈的需要、關懷地球永續經營、延續宇宙無窮慧命,是一份承擔社會責任的報紙。自許成為「社會的一道光明」的《人間福報》任重而道遠,在秉持創辦人星雲大師「傳播人間善因善緣」的理念之際,更將堅持為社會注入清流,讓福報的發行為人間帶來祥和歡喜,具體實現「人間有福報,福報滿人間」的目標。

App

聯絡我們 隱私權條款

Copyright © 2020 人間福報 www.merit-times.com
All Rights Reserved.