在科技的世界里，总有一些材料以其超凡的性能让人惊叹不已。碳纤维，这个听起来似乎脆弱不堪的名字，实际上却拥有着超乎想象的强度和韧性。这种由碳元素组成的纤维材料，不仅密度低，而且强度极高，仿佛是一根根“魔法线”，能够编织出未来的无限可能。
瑞典初创公司开发储能碳纤维
瑞典高科技初创公司Sinonous（Boras）宣布成功研发出可兼作电池电极的碳纤维材料，并最近任命Markus Zetterström担任首席执行官，以推动该技术的商业化进程。Sinonous已在其实验室环境中成功用碳纤维技术替代了AAA电池，并将目标锁定在将这项技术拓展至更广泛的应用领域，如物联网设备、无人机、计算机、大型车辆及飞机等。
碳纤维因其独特的电化学特性而具备储存能量的能力。Sinonous旨在利用这一多功能性，制造出既能储存能量又能作为产品结构组成部分的碳纤维结构电池。
Sinonous的碳纤维技术源于Oxeon，这是一家由Chalmers Venture投资的公司。此前，这种碳纤维曾被美国国家航空航天局（NASA）用于火星上的“机智号”（Ingenuity）直升机的旋翼叶片。该公司表示，由于其超轻的重量和超薄的厚度，工程团队选择了这种碳纤维作为理想的材料。
对于客机而言，要实现电力驱动，必须大幅减轻机身重量。同样，对于公路车辆而言，减轻重量也至关重要，因为这有助于延长电池每次充电后的行驶里程。目前，由于采用锤离子电池，大多数电动汽车的重量比普通汽车重近50%。然而，真正的结构电池不仅能作为电源，还能作为车身等结构的一部分，从而实现双重功能。
Zetterström表示：“尽管在碳纤维中储存电能的效率可能暂时无法与传统电池相媲美，但由于我们的碳纤维解决方案同时具备结构承载能力，因此在系统层面仍能实现巨大的效益。”
韩国KIST开发出储能能力提高33倍的碳纳米管纤维
韩国科学技术研究院（KIST）近期取得突破性进展，由郑贤洙和金承敏领导的研究团队成功开发出一种新型碳纳米管纤维，其储能能力相比现有产品提升了惊人的33倍，同时强度也显著提升。
这种新型碳纳米管纤维不仅具有柔韧性好、重量轻的特点，还展现出优异的机械和电气性能。研究团队通过纤维化粉末状碳纳米管，显著增强了其电化学活性和物理性质。该纤维的储能能力、机械强度和导电性均远超普通碳纳米管纤维，分别达到了33倍、3.3倍和1.3倍的提升。
值得一提的是，研究团队还采用了“湿法纺丝”技术，通过将纤维聚合物溶解在溶剂中并释放出来制造纤维，使得大规模生产成为可能。在实际应用中，这种新型碳纳米管纤维在弯曲、折叠甚至放入洗涤剂时都能保持出色的性能，显示出巨大的应用潜力。
这项研究成果已于近日在国际期刊《先进能源材料》上发表，为碳纳米管纤维在储能领域的应用开辟了新的道路。
中国让碳纤维性能更强应用更广
上海石化是中国石化唯一的碳纤维产业基地，近年来聚焦能源转化、能源存储、低空经济等领域加快推进“大丝束+小丝束”、“高性能+通用级”碳纤维产品系全覆盖，持续加快技术创新和迭代升级。
日前，由上海石化生产的48K大丝束碳纤维风电专用料，被三一重能公司成功制造成131米全球最长的陆上风电叶片，首批风电叶片已成功下线，并即将挂机试验。使用传统的玻璃纤维材料，当叶片长度超过120米时，就达到自身材料的性能极限，而由48K大丝束碳纤维风电专用料制造的这款风电叶片，力学性能优异，突破了这一极限。
上海石化碳纤维产业从无到有历时17年，目前已形成1500吨/年小丝束碳纤维、6000吨/年大丝束碳纤维生产能力，碳纤维新材料已在诸多传统和新兴领域应用——除了风电叶片，在碳纤维连续抽油杆、碳纤维地铁列车车头罩、桥梁工程中的碳纤维斜拉索等领域也实现应用。北京2022年冬奥会火炬“飞扬”的碳纤维及其复合材料外壳，也有上海石化碳纤维的贡献。
10多年来，科研攻关团队潜心研究，持续推动碳纤维产业技术创新和产业迭代升级。在小丝束碳纤维项目建设中，采用自主研发的国内独有的硫氰酸钠湿法工艺和具有自主知识产权的碳纤维成套技术；在大丝束碳纤维项目建设中，从装备到工艺量身定制专用生产线，自主开发全流程全装备DCS控制技术，实现原丝上位等自动化操作。
围绕新兴产业和未来产业发展方向，目前上海石化已经超前做好了5年至10年的碳纤维产业布局，正加快推进‘大丝束+小丝束’‘高性能+通用级’碳纤维产品系全覆盖，聚焦能源转化、能源存储、低空经济等领域持续发力。
在拓展大丝束碳纤维风电专用料市场的同时，上海石化也积极布局碳纤维在储能领域的应用，特别是在液流电池储能材料方面，已经开展大量卓有成效的技术创新工作，并锚定燃料电池材料、热电材料、二氧化碳捕集等先进材料方向加快发展。
“上海石化是中国石化唯一的碳纤维产业基地，肩负着加快发展新质生产力、打造世界一流碳纤维新材料的使命。”黄翔宇对公司碳纤维产业未来发展充满信心。
文章来源： 邮电设计技术，上善若水任方圆，中国石化，CompositesWorld
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来源：贤集网
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