[发明专利]具有集成电池构造的结构部件

说明书

一种用于载具的结构部件具有电池构造，所述电池构造带有固体电解质基质材料，嵌入其中的带有阴极活性涂层的第一碳纤维层，嵌入其中的没有阴极活性涂层的第二碳纤维层以及至少一个布置在其间的电绝缘分离层。此外所述结构部件还具有第一集流体层和第二集流体层，它们布置在所述第一层或第二层的背离所述分离层的侧面上，其中所述第一集流体层和第二集流体层分别由柔性的、可成形的且多孔的碳同素异形体层形成。

技术领域

本发明涉及一种用于载具的结构部件、一种用于制造该结构部件的方法以及一种具有至少一个此类结构部件的载具。

背景技术

为了优化飞行器或其他载具的重量，已知的是，将多个部件的功能相互组合并且通过多功能部件进行替换。此类多功能部件的一个例子是所谓的结构电池，该结构电池具有层构造，该层构造可以整合在由纤维增强的塑料制成的结构部件中或可以形成此种结构部件。

例如，结构电池可以具有由碳纤维织物制成的层构造。在此可以通过嵌入塑料基质中的碳纤维织物实现阳极和阴极。在阴极的情况下，碳纤维可以设置有给出离子的涂层。在阴极与阳极之间设置有用于电绝缘的离子可透过的分离层。由金属材料制成的集流体(其中通常使用铝)连接到阴极和阳极处。除了其作为电池的功能之外，该结构电池由于这种结构可以具有很高的机械强度。因此，结构电池可以很容易地整合到飞行器或载具的结构部件中。

EP 3 273 505 A1公开了一种结构部件，该结构部件形成电源并且同时配备有用于引导电流的装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种结构电池或结构部件，该结构电池或结构部件在作为电池的功能方面具有仍进一步改善的性能并且具有更轻的重量。

该目的通过一种具有独立权利要求1特征的结构部件来实现。有利的实施方式和改进方案能够自从属权利要求和下文的描述中得出。

提出一种用于载具的结构部件，所述结构部件具有：电池构造，所述电池构造带有固体电解质基质材料、嵌入其中的带有阴极活性涂层的第一碳纤维层、嵌入其中的没有阴极活性涂层的第二碳纤维层以及至少一个布置在其间的电绝缘分离层，此外还带有第一集流体层和第二集流体层，所述集流体层布置在所述第一层或第二层的背离所述分离层的侧面上，其中所述第一集流体层和所述第二集流体层分别由柔性的、可成形的且多孔的碳同素异形体层形成。

根据本发明的结构部件的特别的优点在于，该结构部件的作为电池起作用的部分可以很容易地使用基本上常规的用于由纤维复合材料制造部件的方法来生产。该第一碳纤维层、第二碳纤维层、分离层以及两个集流体层是柔性的并且可以以幅面状和自动方式施加在工具表面。另外，因为碳同素异形体具有比铝更小的密度，因此在结构部件中包含的或由此实现的结构电池可以具有比已知的结构电池更轻的重量。同时确保显著改善的可成形性以及改善的机械稳定性。

第一碳纤维层可以包含一个或多个碳纤维子层。这些碳纤维子层可以以织物的形式提供并且具有多个纤维子层和多个纤维方向。在此，纤维的取向(在常规的结构部件中也是如此)可以匹配所要求的机械特性。替代于此，还可以使用非织造的碳纤维或碳纤维无纺布(Kohlefasergelegen)。在此，这些碳纤维可以具有一个或多个分立的纤维方向或可以全方向地实现以便实现准各向同性的特性。同样在此可以互相叠放具有不同取向的多个子层。

在使用基于锂离子的电池时，阴极活性涂层是含锂的过渡金属氧化物或含锂的过渡金属磷酸盐。这些物质能够可逆地储存并再次释放锂离子。对第一层的碳纤维的涂覆可以通过使用合适的溶液浸渍、浸入或喷涂来进行，然而其中也不排除其他变体。

第二碳纤维层并非一定具有涂层，因为碳自身可以作为活性材料用于负电极。在需要时，仍然可以用附加的阳极活性材料(如包含硅)来涂覆碳纤维。