賓夕法尼亞州立大學(xué)的一個研究團(tuán)隊正在探索電動垂直起降(eVTOL)車輛的需求，并設(shè)計和測試潛在的電池電源。

我認(rèn)為飛行汽車有潛力節(jié)省大量時間，提高生產(chǎn)率，為交通運(yùn)輸開辟天空走廊，賓夕法尼亞州立大學(xué)機(jī)械工程WilliamE.Diefender主席兼電化學(xué)發(fā)動機(jī)中心主任王朝陽說，但電動垂直起降飛行器對電池來說是非常具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)。

汽車電動汽車革命正在為城市空中交通鋪平道路，但人們不能天真地認(rèn)為電動汽車電池就足以實現(xiàn)電動飛行。快速充電要求、30倍的能量吞吐量增加和3倍的功率要求需要新一代電池。

研究人員定義了飛行汽車電池的技術(shù)要求，并在6月7日的焦耳中報告了一個原型電池。

飛行汽車的電池需要非常高的能量密度，這樣你就能在空中停留，王說，它們在起飛和降落時也需要非常大的動力。它需要很大的能量才能垂直上下移動。

王指出，電池還需要快速充電，以便在高峰時段獲得高收入。他看到這些車輛經(jīng)常起飛和降落，充電又快又頻繁。

他說，從商業(yè)角度來看，我預(yù)計這些車輛將在高峰時間一天行駛兩次，每次行駛15次，以證明它們的成本是合理的。第一次使用可能是從一個城市到一個機(jī)場，大約50英里內(nèi)可以載三到四個人。

重量也是這些電池的一個考慮因素，因為車輛將不得不提升和降落電池。一旦eVTOL起飛，短途旅行的平均速度將為100英里每小時，長途旅行的平均速度為200英里每小時，王說。

研究人員對兩個能量密集的鋰離子電池進(jìn)行了實驗測試，它們可以在5到10分鐘內(nèi)為50英里的eVTOL旅程充電。這些電池在其使用壽命中可以維持超過2000次的快速充電。

王和他的團(tuán)隊使用了他們一直在研究的電動車電池技術(shù)。關(guān)鍵是加熱電池，讓電池快速充電，而不會形成破壞電池和危險的鋰峰。事實證明，加熱電池也可以快速釋放電池中的能量，以保證起飛和降落。

研究人員使用鎳箔加熱電池，使電池迅速達(dá)到華氏140度。

在正常情況下，eVTOL電池所需的三個屬性相互影響，王說，高能量密度減少了快速充電，而快速充電通常會減少可能的充電循環(huán)次數(shù)。但我們能夠在一個電池中完成這三項工作。

飛行汽車的一個完全獨特的方面是電池必須始終保持一定的電量。例如，與手機(jī)電池在完全放電和充電后效果最佳的情況不同，飛行汽車電池永遠(yuǎn)不能在空中完全放電，因為在空中停留和著陸都需要電力。飛行汽車電池總是需要有一個安全邊際。

當(dāng)電池電量耗盡時，充電內(nèi)阻較低，但剩余電量越高，就越難以將更多能量注入電池。通常，充電會隨著電池充滿而減慢。然而，通過加熱電池，充電可以保持在五到十分鐘的范圍內(nèi)。

我希望我們在這篇論文中所做的工作能讓人們有一個堅實的想法，即我們不需要再過20年才能最終獲得這些車輛，王說，我相信我們已經(jīng)證明eVTOL在商業(yè)上是可行的。