據(jù)外媒報道，美國海軍研究實驗室的研究團隊發(fā)現(xiàn)，在設計結(jié)構(gòu)電池的兩種主要方法中（采用具有去耦合功能的單功能材料或具有耦合功能的多功能材料），依賴于單功能材料的解耦結(jié)構(gòu)電池，通常比耦合結(jié)構(gòu)電池具有更高的彈性模量和比能量值。

研究人員的分析還表明，要進一步開發(fā)下一代結(jié)構(gòu)電池，應著眼于高能量密度的鋁-空氣電池和鋅-空氣電池。

研究人員Hopkins表示：“結(jié)構(gòu)電池，即設計用于承受機械載荷的電池，預計將大幅提升系統(tǒng)級比能量，從而使電動汽車的行駛里程增加70%，無人機的懸停時間延長41%。結(jié)構(gòu)電池能夠儲存能量和承載機械載荷，減少設備所需的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的數(shù)量?！?/p>

該團隊對實驗用結(jié)構(gòu)電池進行了元分析，還通過彎曲剛度的公式證明，解耦結(jié)構(gòu)電池具有基本優(yōu)勢，因為它們將承重部件置于最外層表面上，即電池外殼。

研究人員表示：“我們的分析顯示，解耦結(jié)構(gòu)電池的性能，通常優(yōu)于基于現(xiàn)有全電池原型的耦合版本。然而，這兩種結(jié)構(gòu)的電池仍然面臨一定的挑戰(zhàn)。例如，大多數(shù)結(jié)構(gòu)電池使用的是鋰離子化學物質(zhì)（238 Wh/kgcell），如果被機械負荷損壞，就會發(fā)生熱失控。不幸的是，能量密度更高的鋰基化學物質(zhì)，如鋰硫和鋰空氣電池，也會發(fā)生熱失控。

“如果采用輕質(zhì)金屬或汽車纖維復合材料，能使電池外殼材料達到基本性能極限，那么必須使用體積和重量能量密度更高的耐損傷電池材料，來提高結(jié)構(gòu)電池的性能。因此，我們建議使用能量密度高的水金屬-空氣電池，以免發(fā)生熱失控，如一次性使用的鋁-空氣電池（系統(tǒng)級900 Wh/kgsy）和可充電的二次鋅-空氣電池（400 Wh/kgsy）。”
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