结构电池应用于环保、能源汽车、移动出行、航空航天等行业，必须同时满足储能所需的高能量密度和高承载能力的要求。传统的结构电池技术一直在努力同时增强这两种功能。然而，KAIST的研究人员已经成功地开发了解决这个问题的基础技术。

　　KAIST（由Kwang Hyung Lee校长代表）于11月19日宣布，来自机械工程系的Seong Su Kim教授的团队已经开发出一种薄、均匀、高密度、多功能结构的碳纤维复合电池*，能够承受负载，并且在提供高能量密度的同时没有火灾风险。

　　*多功能结构电池：是指复合材料中每种材料同时作为承重结构和储能元件的能力。

　　早期的结构电池是将商用锂离子电池嵌入层状复合材料中。这些电池的机械和电化学性能集成度较低，导致材料加工、组装和设计优化方面的挑战，使商业化变得困难。

　　为了克服这些挑战，金教授的团队探索了“储能复合材料”的概念，重点关注传统复合材料设计中至关重要的界面和固化性能。这导致了高密度多功能结构碳纤维复合电池的发展，使多功能最大化。

　　该团队分析了以其强大的机械性能而闻名的环氧树脂的固化机制，并将其与离子液体和碳酸盐电解质基固体聚合物电解质相结合。通过控制温度和压力，他们能够优化固化过程。

　　新开发的结构电池是通过真空压缩成型制造的，与以前的碳纤维电池相比，碳纤维的体积分数增加了160%以上，碳纤维既是电极又是集流器。

　　这大大增加了电极和电解质之间的接触面积，从而产生了具有改善电化学性能的高密度结构电池。此外，该团队在固化过程中有效地控制了结构电池内的气泡，同时提高了电池的机械性能。

　　首席研究员金圣秀教授解释说：“我们从材料和结构的角度提出了设计高刚度超薄结构电池的核心材料固体聚合物电解质的框架。”这种基于材料的结构电池可以作为汽车、无人机、飞机和机器人的内部部件，一次充电就可以大大延长其使用时间。这代表了下一代多功能储能应用的基础技术。”

　　<图2。ACS应用材料与接口>的补充封面

　　该研究以KAIST机械工程系硕士生穆罕默德?拉贾（音译）为第一作者，于9月10日在权威杂志《ACS应用材料与界面》上发表。这篇论文因其出色的表现而获得认可，并被选为补充封面文章。（论文题目：“由固体聚合物电解质固化动力学提供的薄、均匀、高度填充的多功能结构碳纤维复合材料电池层”https://doi.org/10.1021/acsami.4c08698）

　　这项研究得到了韩国国家研究基金会的中期研究人员计划和国家半导体研究实验室发展计划的支持。