Заряжается за 10 минут: новый аккумулятор для аэротакси обеспечит до 80 км полета

Ученые представили новый тип литиевой батареи, разработанный специально для воздушных такси по технологии высокотемпературной зарядки.

О характеристиках инновационного аккумулятора пишет издание New Atlas. 

Литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для питания мобильных устройств, однако их мощности не хватает для полетов электранспорта. Существует также ограничение по весу, а именно: сколько энергии может хранить аккумулятор, оставаясь достаточно легким для взлета — это значительный недостаток по сравнению с традиционным топливом для реактивных двигателей самолетов на основе керосина.

Способность батарей переносить больше энергии на килограмм — одна из ключевых задач, которую нужно решить инженерам, работающим в электроэнергетической авиационной отрасли, хотя это и не единственный фактор. Еще один важный момент — быстрая зарядка, позволяющая транспорту двигаться без сложной замены аккумуляторов, а также способность батареи давать машине достаточное количество энергии.

"Аккумуляторы для летающих автомобилей требуют очень высокой плотности энергии, чтобы вы могли оставаться в воздухе", — объяснил автор разработки Чао-Ян Ван, инженер-механик из Университета штата Пенсильвания. — "И им также требуются недюжинные мощности во время взлета и посадки, а также, чтобы летать вертикально". 

Чао-Ян Ван и его коллеги создают экспериментальную батарею, разработки которой стартовали пару лет назад. Обычно литиевые батареи могут безопасно работать только при определенном диапазоне температур, ведь если станет слишком холодно, то на аноде образуются шипы (так называемый процесс покрытия литием), а при очень высокой температуре неминуемо начнется процесс разложения.

Исследователи придумали уникальную конструкцию, которая позволяет обойти температурные ограничения. Они использовали тонкую никелевую фольгу, прикрепленную к отрицательной клемме, которая может быстро нагреть аккумулятор до 60° C (140° F) за 30 секунд. Батарея удерживает такую температуру только 10 минут, прежде чем быстро остыть. Этого достаточно, чтобы обеспечить быструю зарядку за счет высоких температур, а также минимизировать вред, наносимый литиевым элементам.

В 2019 году создатели показали эффективность технологии на прототипе аккумулятора, который смогли зарядить за 10 минут и обеспечить электронику энергией на 480 часов работы. Теперь же они адаптировали батарею для электромашин с вертикальными взлетом и посадкой — eVTOL. 

Разработчики рассказали, что новые батареи обладают необходимой плотностью для питания аэротакси при перелетах на расстояние до 80 км (перезарядка все еще занимает 5-10 минут). Кроме того, они могут оставаться работоспособными в течение двух тысяч циклов.

"В нормальных условиях три элемента, необходимые для батареи eVTOL, работают друг против друга. Высокая плотность энергии снижает быструю зарядку, а быстрая зарядка, обычно, сокращает количество возможных циклов перезарядки. Но мы можем соединить все три в одной батарее", — заявил Чао-Ян Ван. 

Создатели не планируют устанавливать инновационный аккумулятор в уже существующие модели воздушных такси, скорее, они провели исследование, чтобы найти способы расширить способности батарей для eVTOL и заложить основу для будущих технологий. 

"Я надеюсь, что работа, которую мы проделали, даст людям твердое представление о том, что нам не нужно еще 20 лет, чтобы наконец создать эффективный электротранспорт", — отметил Ван. "Я считаю, что мы наглядно продемонстрировали коммерческую жизнеспособность eVTOL". 

EHang запускает аэротакси междугороднего сообщения в Китае. Новая модель самолета под названием EHang VT-30 оснащена автопилотом и сможет преодолевать расстояние до 300 километров. 

Kelekona разработала 40-местное аэротакси нового класса, которому не нужны крылья. По словам разработчиков, особая форма корпуса и четыре двигателя обеспечат достаточную подъемную силу. 

Volocopter выпустила принципиально новую модель воздушного такси для дальних перелетов. Разработчики отказались от векторной системы в пользу гибридной.