這篇文章《Unveiling the Multifunctional Carbon Fiber Structural Battery》由Richa Chaudhary、Johanna Xu、Zhenyuan Xia和Leif E. Asp撰寫，發表在《Advanced Materials》上，探討了結構電池（structural batteries）的最新研究進展。

結構電池是指既能儲存電能又能同時承受機械負荷的多功能裝置。在這種情況下，碳纖維作為一種引人注目的材料選擇出現了，它具有存儲能量和為電池提供剛度和強度的雙重功能。先前的研究已經證明了結構電池電解液中金屬鋰的功能正極的概念驗證。

本文展示了一種全碳纖維結構電池，該電池使用原始碳纖維作為負極，磷酸鐵鋰(LFP)涂層碳纖維作為正極，并使用薄纖維素分離器。

所有組件都嵌入結構電池電解液中并固化以提供電池剛性。薄隔板的應用提高了結構電池的能量密度。該結構電池復合材料的能量密度為30 Wh kg−1，循環穩定性高達1000次，庫侖效率≈100%。值得注意的是，在平行于纖維方向的測試中，全纖維結構電池的彈性模量超過了76 GPa，這是迄今為止文獻報道的最高數值。結構電池在減少傳統電池數量的同時，對替代電動汽車的結構部件具有直接意義。因此，為未來的電動汽車提供大量節省。

 

材料選擇：研究中選擇了碳纖維作為材料，因為它既能儲存能量，又能提供剛度和強度。

電池結構：展示了一種全碳纖維基結構電池，使用原始碳纖維作為負極，涂有磷酸鐵鋰（LFP）的碳纖維作為正極，以及薄的纖維素隔膜。所有組件都嵌入在結構電池電解質中，并固化以提供剛性。

性能：結構電池的能量密度通過使用薄隔膜得到增強，達到了30 Wh kg−1，并且具有高達1000次循環的循環穩定性和約100%的庫侖效率。彈性模量超過76 GPa，是迄今為止文獻中報道的最高值。

 

電化學測試和形態學表征：使用循環伏安法（CV）、恒流充放電（GCD）和電化學阻抗譜（EIS）對結構電池進行了測試，并使用掃描電子顯微鏡（SEM）對全電池的厚度進行了量化。

結構電池在提高全電動系統的耐用性、移動性和智能功能方面具有巨大潛力，通過將能量儲存直接集成到結構部件中，有助于延長操作耐久性、增強移動能力，并在電動汽車和其他高科技應用中實現先進的智能功能。

 

這篇文章提供了結構電池領域的最新研究成果，展示了全碳纖維基結構電池的設計、制造和測試，以及其在能量密度、循環穩定性和機械性能方面的優勢。