ジェットパック、ロボットメイド、空飛ぶクルマはすべて21世紀の約束でした。 代わりに、機械化された自律型掃除機を入手しました。 現在、ペンシルベニア州立大学の研究者チームは、電気垂直離着陸（eVTOL）車両の要件を調査し、潜在的なバッテリー電源の設計とテストを行っています。
「空飛ぶ自動車は、多くの時間を削減し、生産性を向上させ、輸送手段への空の回廊を開く可能性を秘めていると思います」とペンシルバニア州電気化学エンジンセンターのディレクターは述べています。 「しかし、電動垂直離着陸機は非常に挑戦的です」 テクノロジー バッテリーのために。」
「空飛ぶクルマ用のバッテリーは、空中にとどまることができるように非常に高いエネルギー密度を必要とします」とWang氏は述べています。 「また、離着陸時に非常に高い電力が必要です。 垂直に上下に移動するには、多くの電力が必要です。」
ワン氏は、ラッシュアワーに高収入を得るには、バッテリーも急速に再充電する必要があると述べています。 彼は、これらの車両が頻繁に離着陸し、迅速かつ頻繁に再充電するのを見ています。
「商業的には、これらの車両は、車両のコストを正当化するために、ラッシュアワーの間に15日50回、XNUMX回のトリップを行うことを期待しています」とWang氏は述べています。 「最初の使用は、おそらく都市から空港まで、約XNUMXマイルでXNUMX〜XNUMX人を運ぶことになるでしょう。」
車両はバッテリーを持ち上げて着陸させる必要があるため、重量もこれらのバッテリーの考慮事項です。 Wang氏によると、eVTOLが離陸すると、短い旅行では平均速度が時速100マイルになり、長い旅行では平均時速200マイルになります。
研究者たちは、50〜2,000分でXNUMXマイルのeVTOLトリップに十分なエネルギーで再充電できるXNUMXつのエネルギー密度の高いリチウムイオン電池を実験的にテストしました。 これらのバッテリーは、その寿命にわたってXNUMX回以上の急速充電に耐えることができます。
王と彼のチームは、彼らが取り組んできた電気自動車のバッテリーの技術を使用しました。 重要なのは、バッテリーを加熱して、バッテリーを損傷し危険なリチウムスパイクを形成することなく急速充電できるようにすることです。 バッテリーを加熱すると、バッテリーに保持されているエネルギーを急速に放出して、離陸と着陸を可能にすることがわかります。
研究者たちは、バッテリーを華氏140度まで急速に上昇させるニッケル箔を組み込むことによってバッテリーを加熱します。
「通常の状況では、eVTOLバッテリーに必要なXNUMXつの属性は相互に作用します」とWang氏は述べています。 「高エネルギー密度は急速充電を減らし、急速充電は通常可能な再充電サイクルの数を減らします。 しかし、XNUMXつのバッテリーでXNUMXつすべてを実行できます。」
空飛ぶクルマの完全にユニークな側面のXNUMXつは、バッテリーが常にある程度の電荷を保持している必要があることです。 たとえば、完全に放電して再充電すると最適に機能する携帯電話のバッテリーとは異なり、空飛ぶクルマのバッテリーは、空中に留まって着陸するために電力が必要なため、空中で完全に放電することはできません。 空飛ぶクルマのバッテリーには常に安全域が必要です。
バッテリーが空の場合、充電に対する内部抵抗は低くなりますが、残りの充電量が多いほど、バッテリーにより多くのエネルギーを押し込むことが難しくなります。 通常、充電はバッテリーがいっぱいになると遅くなります。 ただし、バッテリーを加熱することにより、充電はXNUMX〜XNUMX分の範囲にとどまることができます。
「この論文で私たちが行った作業が、最終的にこれらの車両を手に入れるのにさらに20年は必要ないという確かな考えを人々に与えることを願っています」とWang氏は述べています。 「私たちは、 eVTOL 商業的に実行可能です。」