电动航空：在飞行期间保持强劲的电池

　　这项研究为密歇根大学航空航天工程教授Venkat Viswanathan在2018年领导的一项研究中发现的问题提供了解决方案，Venkat Viswanathan是发表在《焦耳》上的新研究的合著者。

　　维斯瓦纳坦说:“起飞和降落都需要高功率，着陆更具挑战性，因为你没有完全充满电。”“为了获得高功率，你必须降低所有阻力。任何影响传递这种能力的东西。”

　　该团队强调，这与主要需要保持续航里程的电动汽车电池的需求不同。

　　该研究的主要作者、伯克利实验室分子铸造厂的博士后研究员Youngmin Ko说:“在电动汽车中，你关注的是容量随着时间的推移而减弱。”“但对于飞机来说，功率衰减是至关重要的——它能够在起飞和降落时持续获得高功率。”

　　当锂离子不能再轻易进出电极时，通常会发生容量衰减和功率衰减。

　　虽然容量衰减的关键是可以在电极之间移动的锂离子的数量，但功率衰减的主要因素是速度。问题是，腐蚀会在电极上积聚，占据可以容纳锂离子的空间，使锂离子更难到达可用的空间。

　　在该研究的通讯作者、伯克利实验室分子铸造厂的高级科学家布雷特·赫尔姆斯(Brett Helms)的领导下，该团队利用借用生物学的方法探索了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”的领域在细胞成分中寻找线索——读取了哪些基因，制造了哪些蛋白质，等等。

　　在这种情况下，研究小组尝试了不同的电解质化学成分，观察电池在充电和放电过程中不同位置的电解质发生的细微变化。先前的研究通常将电量衰减归因于电池负极出现的问题，因为锂金属的反应性很强。

　　然而，研究小组观察到，在这种情况下，在正极镍锰钴氧化物附近形成了有害分子。与这些分子的反应会导致正极的颗粒随着时间的推移而破裂和腐蚀，从而阻碍锂的移动并降低电力输送。

　　“这是一个不明显的结果，”高说。“我们发现，在电解质中混合盐可以抑制典型反应物质的反应性，从而形成稳定、耐腐蚀的涂层。”

　　24M公司随后用这种化学物质制造了一个测试单元，并将其发送给了and Battery aero——一家由维斯瓦纳坦与他的前博士学生沙尚克·斯里帕德共同创立的初创公司，沙尚克·斯里帕德是这项研究的合著者，也是2018年的那项研究的合著者。

　　斯里帕德测试了电池，在起飞、飞行和降落的真实序列中反复从电池中汲取能量，就好像电池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，这种新型电池保持电动飞行所需的功率-能量比的时间延长了四倍。

　　赫尔姆斯说:“包括航空在内的重型运输部门在电气化方面的探索不足。“我们的工作重新定义了可能性，突破了电池技术的界限，实现了更深层次的脱碳。”

　　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，通过飞行序列反复运行螺旋桨。明年，该团队打算尝试用这些电池进行一次电动飞行测试。

　　该团队包括加州大学伯克利分校的科学家，他们还计划扩大组学在电池研究中的应用，探索各种电解质成分的相互作用，以进一步了解和定制电池的性能，以适应当前和新兴的交通运输和电网用例。