无质量结构电池将改变汽车设计

钱伯章 2025-12-16

2025 年 12 月，瑞典查尔姆斯理工大学等机构研发出碳纤维结构电池原型，性能较前代提升 10 倍，能量密度达 24Wh/kg，兼具储能与承重功能。虽容量仅为锂离子电池 20%，但可大幅减轻车辆重量、提升安全性，有望重构电动车设计逻辑，为新能源运输提供 “无质量” 储能新路径。

结构电池是传统电池的“无质量”替代品，因为它们的设计目的是产生和储存能量，同时也作为车辆结构的承重部分。

瑞典研究人员2025年12月12日开发了一种主要由碳纤维构成的原型机，其性能比以前的模型好十倍，既展示了具有竞争力的储能能力，又展示了刚性。

虽然结构电池的能量密度还无法与目前的锂离子电池相媲美，但它有可能大大减轻车辆重量，从而提高效率和安全性。

电气化的未来将需要大量的电池。

保持电网的稳定和汽车的运行不仅需要大幅提高现有电池型号的产量，而且还取决于新技术的发展，这些新技术具有更高的能源效率、更快的充电速度、更长的续航时间和多样化的供应链。

目前，市场几乎完全由锂离子电池主导，但一系列替代产品正在研发阶段迅速发展，可能会在未来几年引发重大市场动荡。

锂离子电池在市场上占据主导地位，为70%的可充电设备供电，因为它们的性能非常好。

它们效率高，拥有完善的生产链，并在各种条件下表现良好，使其成为“高性能应用不可或缺的”。

但锂也有很多缺点。这对环境和开采地点附近的社区来说都是可怕的，而且它的供应链几乎完全由中国控制，这使得该市场在地缘政治上很脆弱。

另外，虽然锂离子电池非常有用，但可能还有其他更好的替代品，或者至少在某些应用中更好。

例如，能量存储将要求电池能够比锂离子电池最长的4小时保持更长的能量。

即使是现在几乎完全由锂离子电池供电的电动汽车，也可以从电池设计的重新构想中受益。

事实上，“无质量”结构电池有一天可能会彻底改变地面车辆和飞机的设计和供电方式。

结构电池不只是产生和储存能量，它们也承受重量，作为它们所供电的任何东西的结构的一部分。

这在运输行业可能是革命性的，因为目前电池在车辆的体积和重量中占很大一部分。

《大众机械》（Popular Mechanics）最近的一篇报道指出：事实上，这些汽车必须经过专门设计，才能承载如此巨大的电池。

因此，结构电池可以彻底改变我们所知道的电动汽车，科学家们刚刚取得了重大突破，使这种潜在的复兴更接近成为现实。

来自查尔姆斯理工大学和瑞典皇家理工学院的一组研究人员制造出了一种结构电池，其性能比以往任何型号的电池都要好十倍。

新的电池原型主要由碳纤维构成，它具有多种功能，如电极、导体和承载材料，其耐用性足以与其他常用的建筑材料竞争。

发表在科学期刊《先进能源与可持续发展研究》上的一篇开放获取论文详细描述了这一突破性模型，

查尔默斯大学最近向《科学日报》解释说：以前制造结构电池的尝试已经产生了具有良好机械性能或良好电性能的电池。

但在这里，使用碳纤维，我们成功地设计了一种结构电池，具有具有竞争力的储能容量和刚性。

这项技术仍然不够先进，无法与锂离子电池竞争，但它正在朝着这个方向发展，自从科学家们在近20年前（2007年）开始制造结构电池原型以来，它已经显示出巨大的性能提升。

这种电池的能量密度为24 Wh/kg，与目前可用的锂离子电池相比，容量约为20%。

但是，由于车辆的重量可以大大减轻，例如，驾驶电动汽车所需的能量就会减少，而更低的能量密度也会提高安全性。

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