據(jù)國(guó)外媒體報(bào)告:盡管鋰電池技術(shù)在過去十年里取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步——例如電動(dòng)汽車在大容量鋰離子和鋰聚合物電池出現(xiàn)之前是不可想象的——但我們還有很長(zhǎng)的路要走。
無論是噴氣背包、飛行汽車,還是任何其他創(chuàng)新,如用于個(gè)人移動(dòng)的 VTOL 飛機(jī),許多人都在展望未來——并想知道航空和航天電池技術(shù)世界何時(shí)會(huì)發(fā)生真正的革命。
在這篇博客中,我們將簡(jiǎn)要介紹一下垂直起降無人機(jī)電池技術(shù)的發(fā)展方向——以及在電池用于為電動(dòng) VTOL 飛機(jī)提供動(dòng)力之前需要做些什么,并創(chuàng)建創(chuàng)新的城市交通解決方案。
今天,我們正在制造比以往任何時(shí)候都能量密度更高的電池。像特斯拉這樣的公司正在向電池技術(shù)投資數(shù)百萬美元,他們和其他行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者已經(jīng)提出了一些提高電池能量密度的突破性技術(shù)。
然而,今天的電池是一種進(jìn)化,而不是一場(chǎng)革命。我們只是在迭代鋰聚合物等較舊的電池技術(shù),真正的創(chuàng)新很少見。
對(duì)電動(dòng)汽車和自動(dòng)駕駛汽車的日益關(guān)注肯定有助于推動(dòng)這一領(lǐng)域的研究,而且很可能在不久的將來會(huì)有突破——但這還沒有發(fā)生。
個(gè)人 VTOL“飛行汽車”和噴氣背包產(chǎn)品等“科幻”發(fā)明面臨的主要挑戰(zhàn)是能量密度。簡(jiǎn)而言之,與傳統(tǒng)燃料相比,大多數(shù)電池都非常重,并且能量密度非常低。即使是世界上能量密度最高的電池也無法與汽油或噴氣燃料提供的能量密度相提并論。例如,由 Alta 等電子汽車公司制造的先進(jìn)電池的能量密度約為 180 Wh/kg,而 Tesla Model 3 電池的能量密度為 207 Wh/kg。這些都是不錯(cuò)的數(shù)字——但仍遠(yuǎn)未達(dá)到 VTOL 車輛和其他此類創(chuàng)新所需的水平。噴氣燃料的能量密度為 9.6 kWh/L。這意味著,一磅一磅的噴氣燃料的能量密度比電池高出近 50 倍。然而,內(nèi)燃機(jī)的低效率意味著 1,000 磅的噴氣燃料產(chǎn)生的功率僅為 1000 磅電池的 14 倍左右??偠灾?,電池需要變得更輕、能量密度更高,以便開發(fā)輕型個(gè)人電動(dòng) VTOL 飛機(jī)成為可能。
正在開發(fā)哪些新的電池技術(shù)?
大多數(shù)分析師認(rèn)為,考慮到我們目前的發(fā)展速度,VTOL 飛機(jī)和電動(dòng)飛行距離我們還需要不少時(shí)間,但如果新電池技術(shù)實(shí)現(xiàn),它們可能會(huì)在更短的時(shí)間內(nèi)開啟城市交通的新時(shí)代。
有幾種新的電池類型正在開發(fā)中。鎂電池、鋰氧電池和鎳鐵電池只是其中的一小部分。另外固態(tài)電池和4.4V、4.5V超高壓垂直起降無人機(jī)鋰電池也在開發(fā)中,大眾汽車等大公司投入數(shù)百萬美元進(jìn)行研發(fā)。與必須使用液體或聚合物電解質(zhì)的電池相比,這些電池可以提供更高的能量密度。
電池技術(shù)穩(wěn)步提升——電動(dòng)飛行時(shí)代不遠(yuǎn)了
盡管電池技術(shù)處于當(dāng)前狀態(tài),但我們儲(chǔ)存電力的能力每年都在提高。而且,在不久的將來,新的電池創(chuàng)新完全有可能實(shí)現(xiàn)清潔、高效的電力存儲(chǔ)——以及輕到足以為飛機(jī)和 VTOL 個(gè)人移動(dòng)設(shè)備供電的電池。
很快,電動(dòng)交通時(shí)代就要來臨了。無論我們是駕駛、飛行還是使用任何其他形式的交通工具,電池技術(shù)都將開啟一個(gè)無與倫比的創(chuàng)新時(shí)代。