电池会给任何设计增加相当大的质量，并且必须使用足够坚固的结构来支撑它们，这可能会增加其自身的质量。现在，密歇根大学的研究人员已经设计了一种结构化的锌-空气电池，该电池直接集成到机器中，并为其供电并充当承重部件。
该功能减轻了重量，从而增加了有效的存储容量，从而增加了锌-空气化学物质本来就很重的能量密度中国机械网okmao.com。而且使电池在物理上具有强大帮助的元素还包含化学物质长期以来在数百次充放电循环中会退化的趋势。
这项研究今天在《科学机器人》上发表。
化学工程师教授尼古拉斯·科托夫（Nicholas Kotov）是该项目的负责人。他不会说原型产品每克可存储多少瓦特时，但他确实指出，锌空气（因为它吸收周围的空气来进行发电反应）本身的能量密度大约是锂离子电池的三倍。
而且，由于将电池用作结构部件意味着无需内部电池组，因此可以释放机器内部20％的空间。与其他因素一起，新电池原则上可以提供的单位体积能量（不是质量）是当今锂离子动力的72倍。
该图显示了锌阳极，固体电解质和空气阴极的电池层。
科托夫说：“这似乎并不是我们发明了摆在我们面前的东西。” “我照镜子，看到我的脂肪层，这是用于存储能量，但它也有其他用途，”例如在冬天使您保持温暖。（在火箭技术领域，设计者学会了如何使某些液体推进剂坦克承重，从而消除了将外部船体和内部坦克壁分开所带来的质量损失的类似进步。）
其他人谈到将电池（包括锂离子电池）放入车辆的承重零件中。例如，福特，宝马和空中客车公司对此 想法表示了兴趣。要克服的主要问题是承载电池在电化学性能和机械强度之间的权衡。
凯夫拉尔（Kevlar）制成的纳米纤维膜是电池物理韧性和长寿命周期的关键
密歇根州研究小组通过使用固体电解质（在压力下不会泄漏）和在电极上覆盖一层膜而获得了两种品质，该膜的纤维纳米结构源自凯夫拉尔纤维。这使膜具有足够的韧性，可以抑制树枝状晶体的生长。树枝状的金属纤维在每个充放电循环中都倾向于在电极上形成，并使电池退化。
凯夫拉尔不需要新购买，但可以从废弃的防弹衣中抢救出来。Kotov说，其他制造步骤也应该很容易。他才刚刚开始与潜在的商业伙伴交谈，但是他说，没有理由说他的电池在未来三到四年内不会投放市场。
无人机和其他自动机器人可能是最合乎逻辑的第一个应用程序，因为它们的范围与电池容量紧密相关。此外，由于此类机器人不会载人，因此，他们面临的安全监管人员对根本上新型的电池类型的担忧较少。
“不仅是大型的亚马逊机器人，还有很小的机器人，”科托夫说。“对于小型且灵活的软机器人而言，储能是一个非常重要的问题。”
这是一段视频，显示Kotov的实验室如何使用电池来形成像蠕虫或蝎子一样爬行的机器人的“外骨骼”。