新型复合材料改变超高效电动汽车电动机的追求

超传导铜 - 碳纳米管复合材料

ORNL科学家使用新技术来创造长长的复合铜 - 碳纳米管材料,具有改进的电动车辆牵引电动机的性能。荣誉:Andrew Sproles,Ornl / U.s。能源部

Oak Ridge国家实验室的科学家使用了新技术来创建一种增加铜线电流容量的复合材料,提供了一种可用于超高效,电力密集电动车辆牵引电动机的新材料。

该研究旨在减少更广泛的电动汽车采用的障碍,包括减少所有权成本,提高电动机和电力电子等元件的性能和寿命。该材料可以部署在使用铜的任何组件中,包括用于电动车辆牵引反相器的更高效的母线和较小的连接器,以及无线和有线充电系统等应用。

为了产生具有改进的性能的较轻的重量导电材料,ORNL研究人员沉积和对准扁平铜基材上的碳纳米管,导致金属基质复合材料,具有比单独的铜更好的电流处理能力和机械性能。

将碳纳米管或CNT掺入铜基以改善导电性和机械性能并不是一个新的想法。由于其重量轻,非常强度和导电性能,CNT是一个很好的选择。但其他研究人员的复合材料的尝试已经导致非常短的材料长度,仅微米或毫米,以及有限的可扩展性,或者更长的长度表现不佳。

ORNL团队决定使用静电纺丝进行沉积单壁CNT,这是一种商业上可行的方法,该方法通过电场产生纤维作为液体速度的射流。该技术提供了控制沉积材料的结构和方向,解释了奥诺化学科学划分的博士后研究员Kai Li。在这种情况下,该过程允许科学家在一个一般方向上成功定向CNT,以便于增强的电力流动。

该团队然后使用磁控溅射,真空涂层技术,在CNT涂层铜带顶部添加薄层铜膜。然后将涂覆的样品在真空炉中退火,通过形成致密的,均匀的铜层来产生高导电的Cu-CNT网络,并允许铜扩散到CNT基质中。

使用这种方法,ORNL科学家创建了一种铜 - 碳纳米管复合10厘米长,4厘米宽,具有出色的性质。使用科学用户设施的Ornl纳入南部的纳比材料科学中心的仪器分析了材料的微观结构性质。

研究人员发现电流能力达到14%,与纯铜相比,机械性能高达20%,详细ACS应用纳米材料

Polga Aytug,该项目的铅导员表示,“通过将碳纳米管的所有大特性嵌入铜基,我们的目标是更好的机械强度,更轻的重量和更高的电流能力。然后,您可以获得更好的导体,功率损耗较少,从而提高了设备​​的效率和性能。例如,改进的性能意味着我们可以减少体积并提高高级电机系统中的功率密度。“

这项工作在奥诺尔的超导研究历史上建立了丰富的超导研究,这产生了优异的材料来进行低阻的电力。该实验室的超导线技术被许可的若干行业供应商,使得这种用途作为高容量电动传输,功率损耗最小。

Aytug表示,虽然新的复合突破对电动机具有直接影响电动机的影响,但它也可以改善效率,质量和尺寸是一个关键指标的应用中的电气化。他说,通过商业上可行技术实现的改进性能特性是指设计用于广泛电气系统和工业应用的新的导体的新可能性。

ORNL团队还在探索使用双壁CNT和其他沉积技术,例如超声波喷涂和轧制系统的超声波喷涂,以产生长度为1米的样品。

“电动汽车电驱动技术计划和电力电子和电机组领导者的Murak Ozpineci基本上是金属钢叠层和铜绕组的组合。”“为了满足Doe的车辆技术办公室的2025电动车辆目标和目标,我们需要提高电动驱动的功率密度,并将电机的体积减少8次,这意味着提高材料特性。”

参考:“通过静电纺丝铜 - 碳纳米管复合材料,通过静电,成为先进导体,迈克尔麦克雷郡,莱德斯·斯科德,弗雷德名单,村庄Ozpineci,Soydan Ozcan和Tolga Aytug,192020年6月18日,ACS应用纳米材料
DOI:10.1021 / ACSANM.0C01236

该项目的其他Ornl科学家是Michael McGuire,Andrew Lupini,Lydia Skolrood,Fred List和Soydan Ozcan。该工作由Doe的能效和可再生能源办公室提供资金,车辆技术办公室。

是第一个评论在“新型复合材料转速超高效电动汽车电动机追求”

发表评论

电子邮件地址是可选的。如果提供的话,您的电子邮件不会发布或共享。