图片来源：Yen Strandqvist/查尔姆斯科技大学。
Long before Elon Musk announced that Tesla was looking to integrate batteries into the car’s structure itself to reduce the weight of energy storage, researchers were already developing structural battery solutions. What does it mean to have a “massless” battery, and what are the possible applications for this type of battery?
什么是结构性电池？
电池往往是机器中最重的部分；在电动汽车中，电池组可能占整个质量的25%。在车辆或无人机等移动应用中，这意味着携带电池组也需要消耗大量能量。与燃料不同的是，燃料会随着时间的推移而燃烧并使车辆变轻，而电池则保持其全部重量，因此不会有效地消耗能量。
This obstacle is what structural batteries hope to address. In theory, these types of batteries double as an integral load-bearing part of the machine itself. They are also dubbed “massless” batteries as they do not add any extra mass to the device or machine outside of the necessary structural elements. For instance, Tesla hopes to make the battery pack the floor of the car itself, eliminating the need for a separate car floor to house the heavy batteries.
无质量的电池使用什么材料？
与目前的电池在保护性电池组外壳内的情况不同，结构性电池必须独立承受重量。出于这个原因，它们需要由更多的刚性和坚固的材料制成。结构性电池研究人员的一个共同选择是碳纤维。它不仅是一种坚固的材料，可以维护结构的完整性；由于它的高离子携带能力，它也是一种有利的电池阳极材料。
尽管自2000年以来，结构电池一直在开发中，但还没有一个可行的演绎。这 最新版本 of a massless battery, developed by researchers at Chalmers University of Technology, was ten times better than previous ones. Yet at an energy density of just 24 wh/kg, it has only 20% of a lithium-ion battery’s capacity. There is still some way to go, but the technology is certainly promising.
结构电池的应用和好处
- 电动汽车
电动汽车，从汽车和卡车到船舶和飞机，将大大受益于结构电池。如前所述，车辆电池组占用了大量的重量。将能量储存整合到结构本身将增加车辆的续航能力，因为不需要额外的能量来承载非承重电池组。这种能量的节省对于像货运卡车甚至飞机这样的大型车辆尤其有价值，因为它可以帮助解决里程焦虑。
- 机器人技术
结构电池的另一个令人兴奋的应用是机器人技术。与电动车一样，机器人的电池往往可以构成机器人的空间或质量的20%，限制了机器人的设计。
Robotics researchers have been exploring how to integrate the battery into the robot’s anatomy, designing biomorphic batteries that in some ways borrow their concept from energy storage in animals. Basing their research on the way fat tissues store energy throughout the body, 科学家 正在开发将能量储存分布在整个机器人上的方法。 这些类型的结构电池有可能被用于 应用 如人体假肢以及柔性或软性机器人。
- 医学和微电子学
微电子学也是结构电池的一个有前途的应用，特别是在医疗应用和植入物方面。结构性电池将使制造商能够以更小的形式设计这些设备。像心脏起搏器或助听器这样的电池供电设备可以被重新设计，使其更舒适，更无缝地与身体结合。
电池测试如何支持研究
High-quality, customizable battery testing technology can support the research and development of structural batteries. Arbin’s 再生电池测试系列例如，它可以根据 "电池 "一词来测试电池。 驱动循环, 模仿电池在现实生活中的使用方式。这可以为科学家提供一个更准确的电池能力快照，促进和加快测试和开发过程。 联系我们 以了解更多信息。
