Литий-ионные батареи отлично подходят для питания смартфонов, ноутбуков и даже автомобилей, но использование для полетов представляет проблемы для этого типа аккумуляторов. Ученые продемонстрировали новый тип литиевой батареи, в которой используется инновационная технология высокотемпературной зарядки, что даст ей достаточно заряда для воздушных путешествий всего за 5-10 минут.
Причина, по которой использование аккумуляторов для полета сложно по сравнению с приводом автомобиля в движение, заключается в том, что это тяжелое оборудование необходимо поднять в воздух. Существуют ограничения на то, сколько энергии может хранить аккумулятор и при этом оставаться достаточно легким для взлета самолета.
Обеспечение способности батарей переносить больше энергии на килограмм - одна из ключевых задач, стоящих перед электроэнергетической авиационной отраслью, хотя есть и другие факторы, которые следует учитывать. К ним относятся быстрая зарядка, позволяющая транспортным средствам избегать неэффективной замены аккумуляторов, а также оснащение этих аккумуляторов способностью обеспечивать необходимое количество энергии.
«Аккумуляторы для летающих автомобилей требуют очень высокой плотности энергии, чтобы вы могли оставаться в воздухе», - говорит Чао-Ян Ван, инженер-механик из Университета штата Пенсильвания и автор исследования. «И им также нужна очень большая мощность во время взлета и посадки».
Новая технология, продемонстрированная Ван и его коллегами основана на экспериментальной батарее, которую они разработали пару лет назад. Традиционно литиевые батареи могут безопасно работать только в определенном диапазоне температур. Слишком холодно, и на аноде образуются шипы в процессе, известном как покрытие литием, а при слишком высокой температуре батарея быстро разлагается.
Исследователи смогли найти способ обойти это с помощью уникальной конструкции, в которой используется тонкая никелевая фольга, прикрепленная к отрицательной клемме, которая может быстро нагреть аккумулятор до 60 ° C за 30 секунд. Батарея остается при этой температуре только 10 минут, прежде чем снова быстро охладиться.
Этого достаточно, чтобы воспользоваться преимуществами более высокой эффективности зарядки, обеспечиваемой более высокими рабочими температурами, но избежать деградации литиевого покрытия. В 2019 году ученые продемонстрировали это, построив прототип аккумулятора, который может заряжать электромобиль за 10 минут, чтобы обеспечить дальность действия до 480 км, и теперь они адаптировали технологию для eVTOL.
Команда заявляет, что новые экспериментальные батареи имеют необходимую плотность для питания самолета eVTOL, и их можно перезарядить за 5-10 минут благодаря технологии высокотемпературной зарядки. Продемонстрировав долговечность конструкции, команда также показала, что эту производительность можно поддерживать в течение 2000 циклов быстрой зарядки.
