NRL团队提出结构电池发展方向着眼于解耦结构和高能量密度电池-电子工程世界

据外媒报道，美国海军研究实验室的研究团队发现，在设计结构电池的两种主要方法中（采用具有去耦合功能的单功能材料或具有耦合功能的多功能材料），依赖于单功能材料的解耦结构电池，通常比耦合结构电池具有更高的弹性模量和比能量值。

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图片来源：greencarcongress

研究人员的分析还表明，要进一步开发下一代结构电池，应着眼于高能量密度的铝-空气电池和锌-空气电池。

研究人员Hopkins表示：“结构电池，即设计用于承受机械载荷的电池，预计将大幅提升系统级比能量，从而使电动汽车的行驶里程增加70%，无人机的悬停时间延长41%。结构电池能够储存能量和承载机械载荷，减少设备所需的传统结构材料的数量。”

该团队对实验用结构电池进行了元分析，还通过弯曲刚度的公式证明，解耦结构电池具有基本优势，因为它们将承重部件置于最外层表面上，即电池外壳。

研究人员表示：“我们的分析显示，解耦结构电池的性能，通常优于基于现有全电池原型的耦合版本。然而，这两种结构的电池仍然面临一定的挑战。例如，大多数结构电池使用的是锂离子化学物质(238 Wh/kgcell)，如果被机械负荷损坏，就会发生热失控。不幸的是，能量密度更高的锂基化学物质，如锂硫和锂空气电池，也会发生热失控。

“如果采用轻质金属或汽车纤维复合材料，能使电池外壳材料达到基本性能极限，那么必须使用体积和重量能量密度更高的耐损伤电池材料，来提高结构电池的性能。因此，我们建议使用能量密度高的水金属-空气电池，以免发生热失控，如一次性使用的铝-空气电池（系统级900 Wh/kgsy）和可充电的二次锌-空气电池（400 Wh/kgsy）。”

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