伯克利实验室开发创新电池组件 可在电动飞机飞行期间保持强劲动力

盖世汽车讯 据外媒报道，一项研究显示，电池组件创新可以帮助电动飞机在低电量降落时保持高功率输出。该研究由劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）领导，并采用了密歇根大学（University of Michigan）的专业知识。

（图片来源：密歇根大学）

密歇根大学航空航天工程教授Venkat Viswanathan表示：“起飞和降落都需要高功率，而着陆更具有挑战性，因为这时处于未充满电的状态。为了获得高功率，用户必须降低所有阻力，注意影响功率传输性能的各种因素。”

该团队强调，这与电动汽车（EV）电池的需求不同，EV电池主要是为了保持续航里程。伯克利实验室分子铸造厂（Molecular Foundry）的博士后研究员Youngmin Ko表示：“在电动汽车中，用户关注的是容量随时间衰减的情况。而对于飞机来说，功率衰减才是关键问题，即在起飞和降落时始终保持高功率的能力。”

当锂离子无法再轻松地进出电极时，通常会发生容量和功率衰退。容量衰减的关键在于在电极之间移动的锂离子数量，但导致功率衰减的主要因素是速度。问题是电极上产生的腐蚀不断累积，占据原本可以容纳锂离子的空间，使锂更难到达可用空间。

在分子铸造厂资深研究人员Brett Helms的领导下，该团队利用借鉴生物学的方法来探讨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（omics）”的领域在细胞成分中寻找线索，如读取哪些基因、制造哪些蛋白质等。

在这种情况下，该团队尝试了不同的电解质化学成分，观察充放电期间在电池不同位置上的电解质中发生的细微变化。之前的研究通常将功率衰减归因于电池阳极出现的问题，因为锂金属的反应性很强。然而，该团队发现，在阴极附近形成了有害分子（本例中为镍锰钴氧化物）。与这些分子发生反应会导致阴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功率输送。

Ko表示：“这是个不太明显的结果。我们发现，在电解质中混合盐可以抑制典型反应性物种的反应性，从而形成稳定、耐腐蚀的涂层。”

随后，24M公司利用这种化学物质来制造测试电芯，并将其发送给初创公司And Battery Aero。该公司由Viswanathan与他之前的博士生Shashank Sripad共同创立，而Shashank Sripad是这项研究以及2018年研究的共同作者。

Sripad对该电芯进行了测试，在起飞、飞行和降落的真实序列中反复从其中汲取电力，如同该电芯是为电动飞机提供动力的完整电池模块的一部分。与传统电池相比，这种新电芯保持电动飞行所需能量比的时间延长了四倍。Helms表示：“在电气化方面，重型运输部门（包括航空在内）尚未得到充分探索。这项工作重新定义了可能性，从而突破电池技术的界限以进一步实现脱碳目标。”

接下来，24M将制造一个完整的电池，并将在螺旋桨架上进行测试，根据飞行序列（flight sequence）来反复运行螺旋桨。明年，该团队打算尝试使用这些电池进行电动飞行测试。

该团队还计划扩大组学在电池研究中的应用，探索各种电解质组件的相互作用，以进一步了解和调整当前和新兴应用中的电池性能。