噴氣背包、機器人女仆和飛行汽車都是21世紀的承諾。我們得到了機械化的、自動的真空吸塵器。現在，賓夕法尼亞州立大學的一個研究團隊正在探索電動垂直起降(eVTOL)車輛的需求，并設計和測試潛在的電池電源。

"我認為飛行汽車有可能消除大量的時間，提高生產力，并為運輸打開空中走廊，"賓夕法尼亞州立大學威廉-E-迪芬德機械工程講座持有人和電化學發動機中心主任王超洋說。"但電動垂直起降車對電池來說是非常具有挑戰性的技術。"

研究人員定義了飛行汽車電池的技術要求，并在今天的Joule雜志上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，這樣你才能在空中停留，"王說。"而且它們在起飛和降落時也需要非常高的功率。它需要大量的動力來垂直上升和下降。"

王指出，電池也將需要快速充電，因此在高峰期可能會有高收入。他認為這些車輛有頻繁的起飛和降落，并迅速和經常充電。

"王說："在商業上，我希望這些車輛能有15次出行，在高峰期每天兩次，以證明這些車輛的成本是合理的。"第一次使用可能是從一個城市到一個機場，搭載三到四個人，大約50英里。"

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，在短途旅行中，平均速度將是每小時100英里，長途旅行將平均每小時200英里，據王說。

研究人員在實驗中測試了兩種能量密集的鋰離子電池，它們可以在5到10分鐘內為50英里的eVTOL旅行充入足夠的能量。這些電池在其生命周期內可以維持2000多次快速充電。

王和他的團隊使用了他們一直在研究的電動汽車電池的技術。關鍵是加熱電池以允許快速充電，而不形成損害電池和危險的鋰尖峰。事實證明，對電池進行加熱也可以使電池中持有的能量快速放電，從而實現起飛和降落。

研究人員通過加入一個鎳箔來加熱電池，使電池迅速達到140華氏度。

"王說："在正常情況下，eVTOL電池所需的三個屬性是相互作用的。"高能量密度會減少快速充電，而快速充電通常會減少可能的充電周期數。但是我們能夠在一個電池中做到這三點"。

飛行汽車的一個完全獨特的方面是，電池必須始終保持一些電量。例如，與手機電池不同的是，手機電池在完全放電后再充電時效果最好，而飛行汽車電池在空中永遠不能完全放電，因為需要電力來保持在空中和降落。飛行汽車電池總是需要有一定的安全系數。

當電池為空時，充電的內部阻力很低，但剩余電量越高，越難將更多的能量推入電池。通常情況下，隨著電池的填充，重新充電的速度會減慢。然而，通過加熱電池，充電可以保持在5到10分鐘的范圍內。

"我希望我們在這篇論文中所做的工作將給人們一個堅實的想法，即我們不需要再過20年才能最終得到這些車輛，"王說。"我相信我們已經證明，eVTOL在商業上是可行的"。