电池创新可以提高电动飞机的电力输送

Josiah02 · 发表于 2024-7-12 08:00:25

　　根据劳伦斯伯克利国家实验室牵头并由密歇根大学专家参与的一项研究，电池组件创新可以帮助电动飞机在电量不足着陆时保持高电力输送。
　　这项研究为 2018 年由密歇根大学航空航天工程教授、《焦耳》杂志上发表的新论文的合著者 Venkat Viswanathan 领导的一项研究中发现的一个问题提供了解决方案。
　　“起飞和降落都需要很大的动力，而降落更具挑战性，因为你还没有完全充电，”维斯瓦纳坦说。“要获得高功率，你必须降低所有阻力。任何影响提供这种功率的能力的东西。”
　　该团队强调，这与电动汽车电池的需求不同，电动汽车电池主要需要保持其续航里程。
　　伯克利实验室分子铸造厂的博士后研究员、这项研究的主要作者 Youngmin Ko 表示：“对于电动汽车来说，你关注的是容量随时间衰减的情况。但对于飞机来说，功率衰减才是关键——起飞和降落时始终保持高功率的能力。”
　　容量衰减和功率衰减通常发生在锂离子无法再轻松进出电极时。虽然容量衰减的关键在于可在电极之间移动的锂离子数量，但功率衰减的主要因素是速度。问题在于电极上会积聚腐蚀，占据原本可以容纳锂离子的空间，使锂更难到达可用空间。
　　在这项研究的通讯作者、伯克利实验室分子铸造厂高级研究员 Brett Helms 的领导下，该团队利用一种借鉴生物学的方法探索了电极和电解质之间的相互作用。在生命研究中，通常被称为“组学”的领域在细胞成分中寻找线索——正在读取哪些基因、正在制造哪些蛋白质等等。
　　在这种情况下，该团队尝试了不同的电解质化学成分，观察了在充电和放电过程中电池不同位置的电解质中发生的细微变化。之前的研究通常将电量衰减归因于电池负极出现的问题，因为锂金属非常活泼。
　　然而，研究小组发现，在正极附近形成了有害分子——本例中是镍锰钴氧化物。与这些分子发生反应导致正极颗粒随着时间的推移而破裂和腐蚀，阻碍锂的移动并降低电力输送。
　　Ko 表示：“这是一个不明显的结果。我们发现，在电解质中混合盐可以抑制通常具有反应性的物质的反应性，从而形成稳定的耐腐蚀涂层。”
　　随后，24M 公司（马萨诸塞州剑桥）利用这种化学物质制造了一个测试电池，并将其送至 And Battery Aero（加利福尼亚州帕洛阿尔托），这是维斯瓦纳坦与他之前的博士生 Shashank Sripad（本研究和 2018 年研究的共同作者）共同创立的一家初创公司。
　　Sripad 通过在真实的起飞、飞行和降落过程中反复从电池中获取电力来测试电池，就好像电池是为电动飞机供电的完整电池模块的一部分一样。与传统电池相比，新电池保持电动飞行所需的功率能量比的时间延长了四倍。
　　赫尔姆斯表示：“包括航空业在内的重型运输行业在电气化方面尚未得到充分探索。我们的工作重新定义了可能性，突破了电池技术的界限，实现了更深层次的脱碳。”
　　接下来，24M 将制造一个完整的电池，And Battery Aero 将在螺旋桨支架上进行测试，让螺旋桨反复执行飞行序列。然后，明年，该团队打算尝试使用这些电池进行电动飞行测试。
　　该团队由加州大学伯克利分校的科学家组成，他们还计划扩大组学在电池研究中的应用，探索各种电解质成分的相互作用，以进一步了解和定制电池在交通运输和电网中当前和新兴用例的性能。
　　Viswanathan 和 Sripad 对 And Battery Aero 拥有经济利益。

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