​创新的电池让飞行汽车成为现实

喷气背包、机器人女仆和飞行汽车都是21世纪的承诺。我们得到了机械化的、自动的真空吸尘器。现在，宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队正在探索电动垂直起降(eVTOL)车辆的需求，并设计和测试潜在的电池电源。

"我认为飞行汽车有可能消除大量的时间，提高生产力，并为运输打开空中走廊，"宾夕法尼亚州立大学威廉-E-迪芬德机械工程讲座持有人和电化学发动机中心主任王超洋说。"但电动垂直起降车对电池来说是非常具有挑战性的技术。"

研究人员定义了飞行汽车电池的技术要求，并在今天的Joule杂志上报告了一个原型电池。

"飞行汽车的电池需要非常高的能量密度，这样你才能在空中停留，"王说。"而且它们在起飞和降落时也需要非常高的功率。它需要大量的动力来垂直上升和下降。"

王指出，电池也将需要快速充电，因此在高峰期可能会有高收入。他认为这些车辆有频繁的起飞和降落，并迅速和经常充电。

"王说："在商业上，我希望这些车辆能有15次出行，在高峰期每天两次，以证明这些车辆的成本是合理的。"第一次使用可能是从一个城市到一个机场，搭载三到四个人，大约50英里。"

重量也是这些电池的一个考虑因素，因为车辆将不得不提升和降落电池。一旦eVTOL起飞，在短途旅行中，平均速度将是每小时100英里，长途旅行将平均每小时200英里，据王说。

研究人员在实验中测试了两种能量密集的锂离子电池，它们可以在5到10分钟内为50英里的eVTOL旅行充入足够的能量。这些电池在其生命周期内可以维持2000多次快速充电。

王和他的团队使用了他们一直在研究的电动汽车电池的技术。关键是加热电池以允许快速充电，而不形成损害电池和危险的锂尖峰。事实证明，对电池进行加热也可以使电池中持有的能量快速放电，从而实现起飞和降落。

研究人员通过加入一个镍箔来加热电池，使电池迅速达到140华氏度。

"王说："在正常情况下，eVTOL电池所需的三个属性是相互作用的。"高能量密度会减少快速充电，而快速充电通常会减少可能的充电周期数。但是我们能够在一个电池中做到这三点"。

飞行汽车的一个完全独特的方面是，电池必须始终保持一些电量。例如，与手机电池不同的是，手机电池在完全放电后再充电时效果最好，而飞行汽车电池在空中永远不能完全放电，因为需要电力来保持在空中和降落。飞行汽车电池总是需要有一定的安全系数。

当电池为空时，充电的内部阻力很低，但剩余电量越高，越难将更多的能量推入电池。通常情况下，随着电池的填充，重新充电的速度会减慢。然而，通过加热电池，充电可以保持在5到10分钟的范围内。

"我希望我们在这篇论文中所做的工作将给人们一个坚实的想法，即我们不需要再过20年才能最终得到这些车辆，"王说。"我相信我们已经证明，eVTOL在商业上是可行的"。