新型锂电池利用高温充电技术,为空中旅行提供足够能量

时间:2021-06-09 编辑:7ai8/ 浏览:

  据外媒New Atlas报道,锂离子电池在为智能手机、笔记本电脑甚至汽车供电方面做得很好,但电动飞行对这种能源储存的首选方案提出了一些独特的挑战。科学家们现在展示了一种新型的锂电池,它利用创新的高温充电技术,在短短5到10分钟内就能为空中旅行提供足够的能量。

  与在高速公路上为汽车提供动力相比,使用电力系统和电池进行飞行是如此困难,原因是所有这些沉重的装备都需要被拖到空中。电池可以存储多少能量并且仍然足够轻以供飞机起飞是有限制的,这与传统的、基于煤油的喷气燃料所提供的能量密度相比显得相形见绌。

  使这些电池每公斤能够携带更多的能量是电动航空业面临的关键挑战之一,尽管也有其他因素需要考虑。这些因素包括快速充电时间,以保持飞机的移动,避免低效的电池更换,并使这些电池具备提供所需能量的能力。

  宾夕法尼亚州立大学的机械工程师、该研究的作者王超洋说:“飞行汽车的电池需要非常高的能量密度,以便你能在空中停留。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。”

  王超洋和他的同事所展示的新技术实际上是建立在他们几年前开发的实验性电池的基础上。传统上,锂电池只能在一定的温度范围内安全运行。研究人员通过一个独特的设计找到了解决这个问题的方法,该设计使用一个连接到负极的薄镍箔,可以在30秒内将电池迅速加热到60℃(140°F)。电池在这个温度下只保持了10分钟,然后又迅速冷却。

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  这足以利用更高的工作温度所提供的更高的充电效率,但避免了退化和镀锂。2019年,科学家们通过建造一个原型电池证明了这一点,该电池可以在10分钟内为电动汽车充电,提供长达300英里(480公里)的续航能力,现在他们已经为eVTOL(电动垂直起降)飞机定制了该技术。

  该团队说,新的实验性电池具有为一架eVTOL飞机提供50英里(80公里)旅程所需的密度,但由于采用了高温充电技术,可以在5至10分钟内完成充电。为了证明该设计的持久性,该团队还表明,这种性能可以维持2000个快速充电周期。

  王超洋表示:“在正常情况下,eVTOL电池所需的三个属性是相互作用的。高能量密度减少了快速充电,而快速充电通常减少了可能的充电周期的数量。但是我们能够在一个电池中做到这三点。”

  该团队建造的电池并不是要被扔进飞行出租车准备起飞。相反,它的开发是衡量这种类型的交通工具对电池的独特要求的一种方式,这将涉及频繁的起飞和降落以及大量的充电,并为以可行的方式将它们结合起来的技术打下基础。

  “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年就能最终得到这些车辆,”王超洋说。“我相信我们已经证明,eVTOL在商业上是可行的。”

  这项研究发表在《Joule》杂志上。

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