在電動(dòng)汽車越來(lái)越「熱」的當(dāng)下，電池的材料也越來(lái)越多樣化。

    電動(dòng)汽車的電池材料有不同的選擇，例如固態(tài)鋰電池。

    一種特殊的材料——鎳箔，通過(guò)在電池內(nèi)部加入一層薄薄的鎳，標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)汽車電池可以在 10 分鐘左右充滿大部分電量。這可以為配備多個(gè)昂貴電池組的電動(dòng)汽車提供一種更經(jīng)濟(jì)的替代品。

舉個(gè)例子，在傳統(tǒng)遠(yuǎn)程電動(dòng)汽車的旅行時(shí)，電池容量 120 千瓦時(shí)且需要一個(gè)小時(shí)充滿電的電池組可以替換為電池容量 60 千瓦時(shí)且僅充電 10 分鐘的電池組，二者的續(xù)航里程保持非常接近。
    隨著電動(dòng)垂直起降（eVTOL）概念的興起，該行業(yè)對(duì)于電池性能的獨(dú)特要求，也帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。與在道路上馳騁的 EV 動(dòng)力電池相比，我們除了能量密度和輸出功率，還需考慮到 eVTOL 電池在快充效率、循環(huán)壽命、以及最重要的電池安全性等方面的表現(xiàn)。
    近年來(lái)，我們已經(jīng)見到越來(lái)越多的 eVTOL 項(xiàng)目。其主打短途城市空中交通服務(wù)，以避開地面道路的擁堵。

    除了優(yōu)化載具的機(jī)身設(shè)計(jì)，各維度表現(xiàn)均相當(dāng)優(yōu)異的 eVTOL 電池，也是此類項(xiàng)目不可或缺的一環(huán)。

    比如電池的能量密度要高，但體積重要也要相當(dāng)輕盈。且在起降期間，此類電池又必須能夠輸出足夠高的功率。

    好消息是，在《焦耳》期刊上發(fā)表的一篇文章中，賓夕法尼亞州立大學(xué)汽車、機(jī)械、化學(xué)材料工程師，兼電化學(xué)動(dòng)力中心主任的 Chao-Yang Wang 表示：

    其研究的帶有鎳箔的鋰離子不僅能夠快充，還可維持 80 公里的續(xù)航里程。

    而要達(dá)成合理的成本目標(biāo)，eVTOL 必須能夠承受在早晚高峰時(shí)段的 15 次出行。

    比如從一個(gè)城市到某一做機(jī)場(chǎng)，搭載 3~4 名乘客并飛行大約 80 公里。

    但要讓多個(gè)方面都達(dá)到理想的目標(biāo)，顯然還有著特別多的牽制。比如快充往往導(dǎo)致電池的循環(huán)充電次數(shù)較少，而高能量密度又會(huì)降低充電速度。

    不過(guò)現(xiàn)在，其帶領(lǐng)的這支研究團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)開發(fā)出了能夠制程 80 公里 eVTOL 續(xù)航、能量密度 271 Wh / kg、可實(shí)現(xiàn) 5~10 分鐘快充、以及 2000 次充放電循環(huán)的原型電池。
    Chao-Yang Wang 表示，他們已經(jīng)打造出了在商業(yè)上可行的第一版 eVTOL 電池。他與同事們耗費(fèi)了大約 10 年時(shí)間，從偶然發(fā)現(xiàn)電池的想法、一路走到了完善演示的各種電池原型。

    而他們遇到的更大挑戰(zhàn)，就是盡可能降低這些自熱結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。為此，科學(xué)家們將 10 微米厚度的鎳箔引入了電池，以幫助其迅速升溫至 60 ℃，從而達(dá)成更佳快充效率、而不會(huì)形成可能刺破內(nèi)部電芯的鋰枝晶。
    
    此外加熱還有助于緩解 eVTOL 電池在運(yùn)行時(shí)不允許完全放電的問(wèn)題，因?yàn)橄到y(tǒng)總得預(yù)留一部分電量，以應(yīng)對(duì)起降階段的大功率用電需求。

    但當(dāng)電池電量耗盡之時(shí)，其充電電阻也相對(duì)較低。當(dāng)剩余電量越多時(shí)，充電速度也會(huì)越慢。慶幸的是，在加熱 eVTOL 原型電池的時(shí)候，我們發(fā)現(xiàn)這有助于其快速釋放剩余能量，并迅速啟用快速充電。

    Chao-Yang Wang 表示，這項(xiàng)自加熱技術(shù)的速度為每秒 1~5 ℃ 。即便溫度每升高 10 ℃，其能量消耗也僅為 0.8% 。

    與此同時(shí)，嵌于 eVTOL 電池的鎳箔，只會(huì)增加不到 1.5% 的重量體積、以及不到 0.3% 的額外成本。

    目前研究團(tuán)隊(duì)正嘗試將這套方案運(yùn)用于更高能量密度的電化學(xué)應(yīng)用，且他們的目標(biāo)是打造出能量密度高達(dá) 350~400 Wh / kg、支持 5~10 分鐘快充、且成本低至 50 美元 / kWh 的下一代 eVTOL 電池。