鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:509次 | 2021年11月17日
新型電池助力全電動(dòng)商用飛機(jī)
你見過全電動(dòng)的商用飛機(jī)嗎?我們?nèi)魏稳硕紱]有。作為一個(gè)電池設(shè)計(jì)師,LukeWorkman有一個(gè)想法,能在不久的將來把這一切變成現(xiàn)實(shí)。他希望通過優(yōu)化現(xiàn)有的電池技術(shù),并重新設(shè)計(jì)飛機(jī)上的電池布局,使他們更加有效、更高效地適應(yīng)長途旅行。LukeWorkman向NewsAtlas解釋了他有關(guān)電池設(shè)計(jì)的想法,以及如何幫助業(yè)過渡到更清潔、更可持續(xù)的飛行狀態(tài)。
首先,Workman表示,今天的電動(dòng)馬達(dá)“在空氣中的效果非常好”,重要問題在于封裝,要盡可能多地把能量存儲(chǔ)到電池組中,同時(shí)又要最大程度地降低重量。他告訴NewsAtlas:“電池只有35%的重量用于電量存儲(chǔ),鋁銅合金的表面薄片只是用于電能的導(dǎo)入和導(dǎo)出。這是很大的一部分重量,用的卻不是導(dǎo)電材料。飛機(jī)搭載的很大一部分重量居然無法用于儲(chǔ)存能量。”所以Workman到底提出了什么樣的解決方法呢?
他想把飛機(jī)的機(jī)翼部分作為一個(gè)“巨大的電池”,更具體地說,他想把機(jī)翼改造成“電極板表面,然后穿過整個(gè)機(jī)翼的交叉區(qū)域進(jìn)行處理。”
“我想出一個(gè)電池設(shè)計(jì),重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低,并解決了散熱問題——僅僅要一個(gè)巨大、平整的表面,比如說,超過正常尺寸的超音速飛機(jī)機(jī)翼。”
不同于傳統(tǒng)電池通過頂部的金屬片傳導(dǎo)能量,Workman打算把大片的導(dǎo)電物質(zhì)一起置入超薄的雙面箔層(一面鋁,一面銅)。這樣做時(shí),所有的電都會(huì)通過表面互相聯(lián)系在一起。下面舉個(gè)例子:
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
因?yàn)闄C(jī)翼要堅(jiān)固且合理的結(jié)構(gòu),Workman建議:“我們可以把電池作為機(jī)翼的中間層,然后我們可以用鋁皮表面的機(jī)翼作為集電器,把電能從電池層輸出到電動(dòng)機(jī)。”一個(gè)可視化的說明在下圖:
他還指出,由于現(xiàn)在的小電池都有一個(gè)特定用途,這種“三明治”的想法無法獲得同樣效果。但把這個(gè)概念應(yīng)用到大面積的工程,因?yàn)樗侨绾蝹鞑サ摹K粌H會(huì)非常好,但是如此薄,它也有非常小的熱量。和我們大多數(shù)人都了解,電池溫度調(diào)節(jié)通常是一個(gè)很常見的話題,當(dāng)討論有關(guān)電池。
由于以“超音速”飛機(jī)作為例子,為了在飛機(jī)上實(shí)踐他的想法,他快速地制定了一些預(yù)估的技術(shù)規(guī)格:
“鑒于現(xiàn)有的電池材料具有安全、高生命周期等特性,每0.2毫米厚的箔層大約可以獲得13300安時(shí)。九百層就能給我們供應(yīng)3.3kV標(biāo)量、大約44兆瓦小時(shí)的電池存儲(chǔ)。
總重量大約104000公斤(約230000磅),由高比例的導(dǎo)電材料構(gòu)成,傳導(dǎo)損耗比現(xiàn)有的任何技術(shù)更低,但充放電速率很高。由驗(yàn)證過的材料制作的成品,每公斤能給我們供應(yīng)423瓦時(shí)。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
假設(shè)我們的機(jī)翼面積是300平米,箔層約20厘米厚,頂部和底部各為1厘米厚的電導(dǎo)板,那么電池越大,效率越高。”
總之,飛機(jī)越大,機(jī)翼和表面積越大。因此,當(dāng)平面變大時(shí),效果會(huì)更好、更全面,不僅能用于飛機(jī),也能用于其他交通工具或硬件結(jié)構(gòu):公車、火車、卡車、輪船甚至電力存儲(chǔ)。