喷气背包、机器人女孩和飞行汽车是 21 世纪的希望。然而，我们得到的却是自给自足的机械化真空吸尘器。现在，宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组正在研究电动垂直起降飞行器 (eVTOL) 的要求，并开发和测试电池电源的潜在来源。“我相信飞行汽车有可能节省大量时间，提高生产力，并为交通开辟天堂的通道，”威廉·E·迪芬德机械工程系主任、宾夕法尼亚州立大学电化学发动机中心主任王朝阳说。
目前，电动垂直起降飞行器对于电池来说是一项非常复杂的技术。研究人员已经确定了飞行汽车电池的技术要求，并于今天（6 月 7 日）在《焦耳》杂志上发表了关于原型电池的报告。“需要高能量密度，这样它才能在空中停留，”王说。“而且你还需要它能够提供高功率以进行起飞和降落，因为垂直升降飞行器需要很大的力。”王指出，电池还需要快速充电，以便在高峰时段产生高收入。他认为这些飞行器需要频繁起飞和降落，并快速充电。“在高峰时段，每天需要两次，共 15 次飞行，才能证明飞行器的成本是合理的，”王说。首次部署可能从城市到机场，可搭载三到四人，飞行距离约为 50 英里。
重量在这些电池中也起着重要作用，因为车辆必须举起和降落这些沉重而笨重的电源。一旦 eVTOL 启动，短途旅行的平均速度为 100 英里每小时，长途旅行的平均速度为 200 英里每小时。eVTOL 电池需要快速充电。这些电池在其使用寿命内可以承受超过 2,000 次快速充电循环。为了实现这一点，该团队利用了他们正在为电动汽车电池研发的技术。快速充电的关键是加热电池以使其快速充电而不会形成锂尖峰，锂尖峰会损坏电池并危害电池健康。但事实证明，加热电池也会很快耗尽其中的能量。
研究人员通过加入镍箔来加热电池，镍箔可迅速将电池温度升高到 140 华氏度。“在正常情况下，eVTOL 电池所需的三个特性是相互矛盾的，”王说。高能量密度会降低快速充电速度，而快速充电通常会减少可能的充电周期，但现在我们可以将这三个特性整合到一个电池中。
