“宾州州立王朝阳院士团队最新突破：热调控电池让电动飞行汽车商业化成为现实”

在科幻电影中，未来的人类驾驶着可飞行的汽车穿梭于高楼林立的城市。 随着垂直起降飞机( evtol )技术的成熟，这一场景逐渐走向现实。 但是，动力电池作为电动飞行汽车的心脏，已经成为制约商业运行的最重要的瓶颈，其相关研究非常有限。

6月7日，美国宾夕法尼亚州立大学王朝阳院士团队向能源行业顶级期刊《焦耳》( joule )投稿，详细探讨了电动飞行汽车这一独特的运行场景对动力电池各种性能参数的诉求。 研究表明，飞行汽车对以前流传下来的电动汽车几乎全方位地对电池提出了更高的要求。 电池的快速充电能力缩小飞机和电池组的尺寸，降低价值成本。 此外，这也是保证飞机在早晚高峰时刻不间断运行(收益最大化)的关键。 于是，王朝阳团队利用热控技术，使两种高比能电池( 215wh/和271wh/kg )在飞行汽车应用场景下快速充电5-10分钟的同时，拥有超过2000个周期的采用寿命，为电动飞行汽车电池的开发奠定了领域标杆

电动汽车商用化的前提是安全高效。 其中，飞机的重量、飞机的行驶距离、电池的体积和循环次数的寿命是其中的重要因素。 飞行中的汽车电池约90%的充电场景是快速充电，远远高于电动汽车电池()； 10% )。 另外，由于这样高频率的运行，飞行汽车的电池每年可以达到约1600次的满充电周期，相当于续航距离400公里的电动汽车每年行驶64万公里。 因此，在快速充电能力和循环寿命两方面，飞行汽车对电池提出了更严格的诉求。

快速充电是电动飞行汽车商业化的关键

该研究详细分析了飞行汽车对电池能量和电力密度、快速充电、寿命和安全性的要求。 飞行用汽车用电池与一直以来流传的电动汽车用电池相比，要求以更高的放电倍率释放更大的比能，具有更高的安全性。 更重要的是，飞行汽车主要是为了缓解城市的交通堵塞，其首要工作是早高峰(6) 00-10 ) 00 )和晚高峰) 16:00-20:00 )。 因此，两次行程的短间隔(约5-10分钟，用于更换乘客)，为电池充电足够的能量，是飞行汽车在早晚高峰时期连续运行，实现收益最大化的关键。

/ S2/]热控技术实现飞行汽车电池极速长寿命充电[/s2/]

鉴于飞行汽车电池对快速充电的迫切诉求，王朝阳院士团队展示了热控快速充电技术，其核心思想是“高温( 60oc )充电、环境温度放电”。 高温快速充电不会使电池分解锂，只要缩短电池在高温下工作的时间，就不会引起电池材料的快速老化。 该团队利用该技术，开展了evtol场景下的快速充电循环实验。 每个循环包括一次热控快速充电和模拟80公里飞行距离的放电。 实验表明，对于215wh/kg的电池，热控技术可在5分钟内满足80公里飞行距离所需的能量，电池寿命可达到3800个循环。 能量密度更高( 271 wh/kg )的电池，通过热量控制可以充电10分钟，寿命将达到2000个循环。

这些成果是迄今为止全球报道的关于电动飞行汽车电池快速充电的最佳实验结果，为该行业设立了领域基准测试。