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城市空中交通（UAM）的最終愿景是實(shí)現(xiàn)高頻次的運(yùn)營(yíng)，以實(shí)現(xiàn)便捷且成本可負(fù)擔(dān)的公共交通方式。對(duì)此，eVTOL飛行器的開發(fā)商正在尋找能夠提供高能量密度、高功率密度、高循環(huán)壽命，且充電更快速的電池。
當(dāng)然，同時(shí)在電池中實(shí)現(xiàn)上述所有特性是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)，迫使飛行器開發(fā)人員在各種指標(biāo)間進(jìn)行權(quán)衡。
現(xiàn)在，電池開發(fā)商Amprius Technologies公司表示，獨(dú)立測(cè)試表明其硅陽(yáng)極鋰離子電池結(jié)合了快速充電能力和高能量密度，并使用硅納米線來(lái)克服硅陽(yáng)極的循環(huán)壽命問(wèn)題。
在測(cè)試中，硅納米線電池在6分鐘內(nèi)從0充電至80%，Amprius表示這超過(guò)了“美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)盟”期望在2025年達(dá)到的“在15分鐘內(nèi)充電至80%”的目標(biāo)。
Amprius公司的電池用硅代替石墨陽(yáng)極，因?yàn)楣栉珍囯x子的能力石墨是10倍。但是，被當(dāng)作陽(yáng)極的硅在充滿鋰時(shí)會(huì)大量膨脹，并在幾個(gè)充電周期內(nèi)破裂，從而使電池壽命極低。對(duì)此，Amprius公司通過(guò)使用嵌入在基板中的微細(xì)硅線克服了這一問(wèn)題。這些納米級(jí)別的硅線可以使陽(yáng)極元件在不破裂的情況下伸長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了電池的循環(huán)壽命。
Amprius表示，其100%硅陽(yáng)極電池的能量密度可以達(dá)到400~500Wh/kg，輸出功率很高，且循環(huán)壽命達(dá)200~700次。雖然這比電動(dòng)飛機(jī)行業(yè)所期望的壽命至少為1000次循環(huán)要少很多，但這類電池已經(jīng)可以商用。在充電測(cè)試中使用的量產(chǎn)版電池的能量密度為370Wh/kg，雖然不如前述的理論數(shù)字，但已經(jīng)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)前鋰離子電池的270Wh/kg。
根據(jù)Amprius的數(shù)據(jù)，硅碳復(fù)合陽(yáng)極的電池的能量密度為280~350Wh/kg，其充電到80%要超過(guò)10分鐘，壽命為200~1000次循環(huán)。鋰金屬電池的能量密度為350~450Wh/kg，雖然能量密度更高，但充電到80%需要5小時(shí)以上，并且壽命少于100次循環(huán)。
0~80%的充電速率指標(biāo)與電動(dòng)汽車和微型移動(dòng)設(shè)備的市場(chǎng)最為相關(guān)，但是電動(dòng)飛機(jī)開發(fā)商不打算將電池狀態(tài)降至20%以下以免損壞電池，相比之下他們希望在運(yùn)營(yíng)時(shí)飛機(jī)電池的電量能維持在60%~80%，以實(shí)現(xiàn)快速周轉(zhuǎn)。對(duì)此，Amprius測(cè)試的充電曲線顯示，其電池從70%充電至90%的時(shí)間大約為5分鐘。
在市場(chǎng)上，Amprius的電池已為空客“西風(fēng)”（Zephyr）太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)提供儲(chǔ)能設(shè)備。在11月，Kraus Hamandi Aerospace公司從Amprius訂購(gòu)了能量密率為405Wh/kg的電池，用于其續(xù)航力26小時(shí)的K1000LE Group2無(wú)人機(jī)。
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