近期，中佛罗里达大学（UCF）的研究团队发现了新型的电池-超级电容混合材料，有望在将来的电动汽车“动力套装”中发挥重要的作用。在电池研究中，有个方向主要涉及提升下一代材料的强度、耐用性和储能潜力，比如设想让车体兼作电池。UCF的这项新研究，不仅能够拓展 EV 的续航里程，还可同步提升其加速能力。

此前，已有其它研究团队，甚至大牌汽车制造商在结构电池领域取得的一些有趣进展。比如早在 2013年，沃尔沃就展示过具有储能潜力的碳纤维车身面板。

若能结合高能量密度电池和放电率惊人的超级电容，电动汽车的两项特性都将得到显著提升。而本文介绍的 UCF 研究项目，就涉及一种具有独特性能的新材料。

材料结构与工艺说明

据悉，这种新材料不仅具有令人印象深刻的储能潜力，还具有可承受意外事故的结构强度。如上图所示，科学家们尝试将带正负电的碳纤维层交替堆叠到了一起。

通过在其中夹上石墨烯片，还可进一步提升其储电能力。再让堆叠结构连接到涂有金属氧化物的电极上，以增加设备的电压和能量密度。

材料机械性能测试 - 拉伸 / 弯曲 / 冲击试验

最终我们见到了这样一种超级电容器 —— 其机械性能如钢铁般坚固，但质量又比铝要轻，且拥有许多电动汽车所需的特性。

若用于典型的车身外壳（兼作电池），其有望将续航里程增加25% —— 从 200 英里（321 公里）轻松提升至 250 英里（402 公里）。

材料的杨氏模量 / 纵向刚度计算

研究者 Kowsik Sambath Kumar 指出：“当前电池占据了 EV 重量的三四成，但若换用新型储能复合材料，便可在不增加电池重量的情况下增加续航里程，或保持同等续航而减轻车重。此外，该材料具有极高的抗拉伸、弯曲、冲击强度。”

得益于类似超级电容器的特性，新材料还可快速释放电，从而极大地推动电动汽车的加速表现。更棒的是，新材料无毒且不易燃，对于道路安全也有着相当重要的意义。至于充放电循环寿命，也是传统 EV 动力电池的十倍。

冲击试验后断裂的样品

研究者 Jayan Thomas 补充道：“与以往存在有毒物质、易燃有机电解质、低生命周期等性能较差的解决方案相比，新材料无疑是一个巨大的进步。”

展望未来，科学家们还希望将这项技术运用到无人机、便携式可穿戴设备（如智能眼镜 / VR 头显），甚至畅想在太空环境中的卫星上使用。

Deepak Pandey 指出：“通过取代笨重的电池组，新型复合材料可让立方体卫星变得更加轻巧，从而节省每次数千美元的发射费用，或者将省下的空间用于容纳更多传感器、测试设备和卫星功能组件。”

中国国际复合材料展览会