新的3D复合材料能​​帮助混合动力和电动汽车存储电能

由聚合物和陶瓷可能有助于解决电动和混合动力汽车的主要能源储存问题的新的复合材料,研究人员说。

聚合物是理想的帮助电动车和混合动力车储存能量的电容装置,因为它们重量轻,承受强电场,机械灵活性和可扩展性,以大规模生产的能力。然而,一个叫BOPP聚合物的现有的二维电影不能站起来的高温汽车的无相当大的额外冷却设备的引擎盖下新的3D复合材料能​​帮助混合动力和电动汽车存储电能-CompositesPlus。这增加了车辆的重量和费用。

以前的研究调查了包括陶瓷纳米粒子与聚合物混合复合材料的2D电影。虽然这个组合取得了较高的工作温度和充放电效率,有一个显著的缺点:相对低介电常数,或承受电场不击穿的能力。这种保持能量密度低得无法接受。

现在,科学家们在宾夕法尼亚州立大学已经开发出一种类似三明治的复合称为SSN-X,具有高分子陶瓷配对单独的图层。这些可以在高温下操作,同时也维持高介电常数。研究人员详细介绍  了他们的发现  在该杂志的8月22日网络版 的美国国家科学院的论文集。

的SSN-X三明治的外层是由氮化硼纳米片在c BCB聚合物基质制成的复合材料。这些服务是阻止电容装置的电极的电荷注入优良的电绝缘体。这释放了科学家调整为中心层的配方,从钛酸钡纳米粒子和c-BCB的复合材料制成,具有高的介电常数。其结果是能量密度和功率密度大的推动作用。

“以前,人们通常只是看着二维电影和变化的材料成分调整它们的属性,”王庆,在宾夕法尼亚州立大学的材料科学家和研究的首席研究员说。“现在我们来看看三维结构,从而调整提供了更大的体制对于我们[材料’]组成和优化其性能。”

在实验中,研究人员发现,该复合材料可以在150°C-A,使得它非常适合用于电动汽车的操作温度下工作。它经受住了24小时连续运转的过放电,并没有恶化的迹象充电超过30,000次。而在这些高温下,SSN-X优于国家的最先进的聚合物在能量密度,功率密度,他们如何能有效地放电和充电,以及有多少个充放电周期,他们开始之前,他们可以接受的条款分解。

“现在,我们想看看这种材料可以在大尺度合理的成本生产”,王说。“我们也愿意与电气工程师和系统设计人员的工作怎么看这种材料可以有效地集成到混合动力和电动汽车。”

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