ジェットパック、ロボットガール、空飛ぶ車は、21 世紀の約束だった。しかし、実際に登場したのは、自己完結型の機械式掃除機だ。現在、ペンシルベニア州立大学の研究者チームは、電動垂直離着陸機 (eVTOL) の要件を研究し、バッテリー電源の潜在的な供給源の開発とテストも行っている。「空飛ぶ車は、多くの時間を節約し、生産性を高め、輸送の天国を開く可能性を秘めていると思います」と、ペンシルベニア州立大学のウィリアム E. ディフェンダー機械工学教授で電気化学エンジン センターのディレクターであるチャオヤン ワン氏は語った。
電動垂直離着陸機は、今のところバッテリーとしては非常に高度な技術だ。研究者らは空飛ぶ車のバッテリーの技術的要件を定義し、本日（6月7日）Joule誌にプロトタイプバッテリーについて報告した。「空中に留まるためには、高いエネルギー密度が必要です」とワン氏は言う。「また、車両を垂直に上げ下げするには大きな力が必要なので、離着陸には高出力が必要です」。ワン氏は、ピーク時に高い収益を上げるためには、バッテリーを素早く充電する必要があることにも言及した。彼は、これらの車両は頻繁に離着陸する必要があり、素早く充電する必要があると考えている。「車両のコストを正当化するには、ピーク時に1日2回、15回の往復が必要になるでしょう」とワン氏は述べた。最初の配備は、おそらく市街地から空港まで、3～4人を乗せて約50マイルの距離になるだろう。
重量もこれらのバッテリーにとって重要な役割を果たします。車両は重くてかさばる電源を持ち上げて着陸させる必要があるためです。eVTOLが始動すると、平均速度は短距離では時速100マイル、長距離では時速200マイルになります。eVTOLバッテリーは急速充電が必要です。これらのバッテリーは、寿命中に2,000回以上の急速充電サイクルに耐えることができます。これを実現するために、チームは電気自動車のバッテリー用に取り組んでいた技術を活用しました。急速充電の鍵は、バッテリーを温めて、バッテリーを損傷し、バッテリーの状態にとって危険なリチウムスパイクを形成せずに急速に充電できるようにすることです。しかし、バッテリーを温めると、バッテリーに含まれるエネルギーも急速に消耗することが判明しました。
研究者らは、バッテリーの温度を華氏140度まで急速に上げるニッケル箔を組み込むことでバッテリーを加熱する。「通常の状況では、eVTOLバッテリーに求められる3つの特性は互いに相反する働きをする」とワン氏は言う。エネルギー密度が高いと急速充電が減り、急速充電は一般的に充電サイクルを短くするが、今ではこれら3つすべてを1つのバッテリーで実現できる。
