Летающие автомобили вскоре могут стать реальностью благодаря инновационным батареям

Реактивные ранцы, девушки-роботы и летающие машины были обещаниями XXI века. Вместо этого мы получили автономные механизированные пылесосы. Сейчас группа исследователей из штата Пенсильвания изучает требования к электрическим транспортным средствам с вертикальным взлетом и посадкой (eVTOL), а также разрабатывает и тестирует потенциальные источники энергии от аккумуляторов. «Я считаю, что летающие автомобили могут сэкономить много времени, повысить производительность и открыть райские коридоры для транспорта», — сказал Чао-Янг Ван, заведующий кафедрой машиностроения имени Уильяма Э. Дифендера и директор Центр электрохимических двигателей, штат Пенсильвания.

Электрические транспортные средства с вертикальным взлетом и посадкой на данный момент являются очень сложной технологией для аккумуляторов. Исследователи определили технические требования к батареям для летающих автомобилей и сегодня (7 июня) сообщают в журнале Joule о прототипе батареи. «Необходима высокая плотность энергии, чтобы она могла оставаться в воздухе», — говорит Ван. «И вам также необходимо, чтобы он обладал высокой мощностью при взлете и посадке, поскольку для подъема и опускания транспортного средства по вертикали требуется много усилий». Ван отметил, что аккумуляторы также необходимо быстро заряжать, чтобы обеспечить высокий доход в часы пик. Он видит, что этим транспортным средствам приходится часто взлетать и приземляться, а также быстро перезаряжаться. «Чтобы оправдать стоимость транспортных средств, потребуется 15 поездок дважды в день в часы пик», — сказал Ван. Первое развертывание, скорее всего, будет из города в аэропорт, который доставит трех-четырех человек на расстояние около 50 миль.

Вес также играет важную роль в этих батареях, поскольку транспортное средство должно поднимать и приземлять эти тяжелые и громоздкие источники энергии. После запуска eVTOL средняя скорость составит 100 миль в час для коротких поездок и 200 миль в час для более длинных. Аккумуляторы eVTOL необходимо быстро заряжать. Эти аккумуляторы выдерживают более 2000 циклов быстрой зарядки в течение всего срока службы. Чтобы добиться этого, команда воспользовалась технологией, над которой она работала для аккумуляторов электромобилей. Ключом к быстрой зарядке является нагрев аккумулятора, чтобы он мог быстро заряжаться без образования литиевых пиков, которые могут повредить аккумулятор и опасны для его здоровья. Но оказывается, что нагрев батареи также довольно быстро истощает содержащуюся в ней энергию.

Исследователи нагревают батареи, добавляя в них никелевую фольгу, которая быстро повышает температуру батареи до 140 градусов по Фаренгейту. «В нормальных обстоятельствах три свойства, необходимые для аккумулятора eVTOL, работают противоположно друг другу», — сказал Ван. Высокая плотность энергии снижает скорость быстрой зарядки, а быстрая зарядка обычно сокращает количество возможных циклов зарядки, но теперь мы можем объединить все три в одном аккумуляторе.