Pin năng lượng cấu trúc hoạt động như thế nào và ý nghĩa của chúng đối với thiết kế kỹ thuật

Pin cấu trúc đại diện cho một phương pháp đổi mới trong lưu trữ năng lượng bằng cách tích hợp chức năng pin trực tiếp vào các thành phần cấu trúc, có khả năng giảm trọng lượng và cải thiện hiệu suất trong xe điện (EV) và các máy móc khác. Khác với thiết kế truyền thống khi pin và các yếu tố cấu trúc được tách riêng—gây tăng trọng lượng đáng kể—hợp chất pin cấu trúc kết hợp sức mạnh cơ học và lưu trữ năng lượng điện hóa trong một vật liệu duy nhất. Khái niệm này, lần đầu được nghiên cứu vào năm 2007 và được các nhà khoa học tại Đại học Công nghệ Chalmers ở Thụy Điển phát triển đáng kể vào năm 2021, sử dụng sợi carbon làm điện cực âm và sợi carbon phủ phosphate sắt lithium làm điện cực dương. Bộ phận lắp ráp bao gồm một lớp ngăn cách và được thấm một tiền chất polymer cùng chất điện giải lỏng, chất này đông cứng thành một hợp chất cứng hỗ trợ tải trọng cơ học đồng thời cho phép dẫn truyền ion lithium. Quy trình sản xuất bao gồm thấm chân không và xử lý nhiệt, tạo ra một vật liệu hai pha: ma trận polymer rắn để tăng cường độ bền và chất điện giải lỏng bị giữ lại trong các lỗ rỗng kích thước nano để vận chuyển ion. Thiết kế này đạt được sự cân bằng giữa tính toàn vẹn cấu trúc và hiệu suất pin. Vào năm 2024