Bilens kaross kan bli ett batteri

Eldrivna bilars batterier är både tunga och skrymmande, något som gör att eldrivna husbilar just nu inte utvecklas på det sätt som vanliga personbilar gör. Men forskare på Chalmers har upptäckt en lösning där kolfiber både kan minska vikten och användas som batteri, en lösning som kallas strukturella batterier. Samtidigt kan körsträckan per batteriladdning göras längre. Leif Asp, professor i material- och beräkningsmekanik på Chalmers, forskar om kolfibrernas förmåga att utföra fler uppgifter än att enbart vara förstärkningsmaterial.

Han har lett en tvärvetenskaplig grupp av forskare som nyligen publicerade en studie om hur kolfibrers mikrostruktur påverkar deras elektrokemiska egenskaper, det vill säga deras förmåga att fungera som elektroder i litiumjonbatterier. Detta har hittills varit ett helt outforskat område. Hittills ha marknaden dominerats av dyra kolfiberkompositer med en styvhet som är anpassad för flygplan. I studien hade kolfibertyperna med goda elektrokemiska egenskaper något högre styvhet än stål, medan den typ som hade för dåliga elektrokemiska egenskaper är drygt dubbelt så styv som stål.

– En kaross skulle då inte bara vara ett bärande element utan också fungera som batteri. Kolfibern kommer även att kunna användas för andra ändamål så som att ta tillvara på rörelseenergi, till sensorer, och som ledare av både energi och data. Om alla dessa funktioner var delar i en bilkaross eller ett flygplansskrov så skulle det kunna minska vikten med upp till 50 procent, säger Leif Asp.

Flygplan har länge haft kolfiber eftersom det är både lätt och starkt men genom att göra det mindre styvt kan egenskaperna ändras så att det blir möjligt att lagra energi, en lösning som skulle kunna förändra förutsättningarna för eldrivna husbilar. Viktproblemet har bland annat lett fram till förslag som att ändra viktgränsen för B-behörigheten till 4 250 kilo, under förutsättning att husbilen är eldriven, för att möjliggöra eldrift men sådant är en lång process då den involverar körkortsdirektivet i EU.

– Det är lite av ett nytt sätt att tänka för fordonsbranschen, där man är mer van vid att optimera enskilda delar. Den lägre energitätheten hos strukturella batterier skulle dessutom troligtvis göra dem säkrare än vanliga batterier, särskilt i kombination med att de inte skulle innehålla några flyktiga ämnen, säger Leif Asp. 

Forskningen har finansierats av Vinnova, Energimyndigheten, Vetenskapsrådet, och Alistore European Research Institute.

 ill du fördjupa dig i ämnet kan du läsa artikeln Graphitic microstructure and performance of carbon fibre Li-ion structural battery electrodes i tidskriften Multifunctional Materials.