垂直起降的空中电动飞行器用电池

美国能源部奥克岭国家实验室的研究人员正在开发和评估新型电池，用于垂直起降的空中电动飞行器，以推动更清洁的空中交通。

这些飞行器通常被称为eVTOLs，包括送货无人机和城市空中出租车。它们设计成像直升机一样垂直起飞，并利用机翼产生的升力飞行，相比直升机，eVTOLs通常使用更多转速较低的旋翼，使其更安全、更安静。

根据ORNL研究人员的结论，空中电动车不仅仅是飞行汽车，他们认为eVTOL电池不能简单地从电动汽车电池进行改装。目前大多数技术都处于建模阶段。ORNL研究人员通过评估锂离子电池在极高功率下的表现，采取了不同的方法。

研究人员正在开发新的高能量密度材料，了解这些材料在极端条件下的退化情况，并开发电池控制系统。他们需要回答有关电池安全性、循环寿命和高温稳定性之间的相互作用的问题，同时平衡对于长程飞行的能量储备和短时间内高功率输出的需求。

ORNL团队在ORNL的DOE电池制造设施制造了锂离子电池，并将其运行到模拟的eVTOL飞行器爬升阶段。科学家们研究了电池在循环过程中的变化，包括在要求最高爬升阶段期间可以迅速获得多少能量，然后测试了电池材料的腐蚀和其他化学或结构变化。

该研究还包括了对ORNL开发的新型电解质的测试，与当前锂离子电池所使用的最新版本进行了对比。使用eVTOL任务配置文件，ORNL的电解质表现更好，在要求最高功率的飞行阶段中保留了更多容量。

这些结果表明，需要多样化电池性能的测量方法。研究团队成员正在进一步改进电解质和其他电池组件，推动电池功率、有效载荷和安全性的工程极限。最近的实验涉及收集实际无人机飞行数据，然后利用该信息开发了电池的自定义负载和耗电量配置文件。随后，在ORNL制造的电池上进行了相同的循环测试。

该项目的资金由美国陆军战斗能力发展指挥部研究实验室通过多功能战术动力和推进基础研究计划提供。 ORNL研究人员Anuj Bisht和Ruhul Amin以及前ORNL研究人员Rachid Essehli也为该研究做出了贡献。