腾讯科学WE大会王朝阳：快充电池是飞行汽车商业化的先决条件，目前可实现充电10分钟获得200Wh/kg能量并可无损快充上千次！

11月6日下午，一年一度的“腾讯WE大会”再次召开。“无论我住在北京的什么位置，让私人飞行汽车在15分钟内把我送到办公室，是我在退休之前的梦想。”北京科技冬奥新能源汽车专家组专家，美国国家发明家科学院院士，宾西佛尼亚州立大学教授、电池与储能技术研究院院长王朝阳在会上表示，电池和储能技术未来十年将迎来巨大的创新机会，快充电池技术会是未来飞行汽车商业化最重要的先决条件。“目前全球看好的垂直升降飞行汽车或者说空中的出租车，必须在每次降落之后马上对电池进行快速补能，所以我们必须要有快充电池才能让飞行汽车变成现实。目前我们的实验结果已经证实了10分钟快充电池用于飞行汽车的可行性和经济性。我们目前能够做到的最好水平是充电10分钟能够获得200Wh/kg的能量，然后可以如此快充上千次没有损害”。

据介绍，王朝阳院士带领团队历经数年研究，发明了多类新型电池，如全气候电池(ACB)[5]、10分钟快充电池(FCB)[6]、硕安电池(SEB)[7]、常温全固态电池等。其中，全气候电池正是冬奥会电动汽车的抗冻“心脏”，该技术入选2022年度汽车十大技术趋势之一。

据了解，今年6月王朝阳团队在《焦耳》发文探讨了电动飞行汽车对动力电池各类性能参数的需求。论文标题为《电动垂直起降飞机电池的挑战及关键要求》“Challenges and key requirements of batteriesfor electric vertical takeoff and landing aircraft”，文中提到，一块飞行汽车电池在一年内要完成约 1600 次满充满放循环，这等于续航 400 公里的电动汽车在一年内行驶 64 万公里，这会给飞行汽车电池的充电能力和循环寿命，带来极为苛刻的要求。 为此，王朝阳团队使用热调控快速充电技术，解决了飞行汽车电池的快速充电问题。在论文中，该团队展示了两种高比能电池（215Wh/kg 和 271Wh/kg）在飞行汽车应用场景下的快充技术。

相比传统电动汽车电池，飞行汽车电池要在更高的放电倍率下释放更大的比能量（飞行汽车在起飞和降落时都是垂直的，在这两个时间段中需要极大的功率），且要具备更好的安全性。更重要的是，缓解城市交通拥堵是飞行汽车的主要使命， 对飞行汽车来讲时间就是金钱，尤其是飞行出租车，在打车早晚高峰期的几小时中，司机必须在乘客换乘时，在 5-10 分钟内就把电充满。王朝阳团队发明的新电池，通过热调控技术即可实现电池无损伤快充和大功率输出。

王朝阳表示，热调控快速充电技术的核心思想是 “高温（60oC）充电，环境温度放电”。利用该技术，该团队开展了电动垂直起降（Electric vertical takeoff and landing，eVTOL）场景下的快充循环实验，每个循环包含一次热调控快充和一次模拟 80 公里飞行距离的放电。结果显示，以一款 215Wh/kg 的电池为例，搭载热调控技术的电池，可在 5 分钟内充满 80 公里飞行距离所需的能量，且电池寿命可达到 3800 次循环。对于更高能量密度的 271 Wh/kg 电池，搭载热调控技术的电池可在 10 分钟内充满电，寿命可达 2000 次循环。据该团队介绍，这是截止目前已报道的飞行汽车电池快充实验中的最好成果。

据了解，热调控快充技术用于新能源电动汽车已经五年有余，该技术可解决电动汽车冬季趴窝的问题，并已被 2022 年冬奥会采用。而把该技术用于飞行汽车，王朝阳团队的研究属于首次展示。王朝阳介绍，飞行汽车电池必须要满足几个数据，该研究均已实现。电池要想在空中使用，必须得具备高能量密度，而他们让电池实现了 271Wh/kg 的高能量密度。在高能量密度下，该电池可在 5-10 分钟充满，并具备飞行 80 公里所需的能量。在上述两个条件下，寿命还可达到 2000 个循环。只有这样，才能满足第一代飞行汽车的需求。同时，王朝阳也正在研究第二代飞行电池，希望把电池能力密度提升至 350-400 瓦时每公斤，成本可降至 0.35 元人民币每瓦时。届时，飞行汽车充一次电大约可飞行 120-150 公里，电池造价也更便宜。王朝阳当时表示：“我希望这篇论文能让人们相信，我们不需要再花费 20 年才能得到这些飞行汽车。”

附：“读创”报道：腾讯科学WE大会｜王朝阳：快充电池是飞行汽车商业化的先决条件

有一周只充一次电的手机吗？有永不自燃的电动汽车吗？在动力电池、储能与燃料电池技术科学家，美国国家发明家科学院院士，宾西佛尼亚州立大学教授、电池与储能技术研究院院长王朝阳看来，通过电池和储能技术的创新，可以做到。在今日下午线上举行的“腾讯科学WE大会”上，王朝阳发表演讲时表示，电池和储能技术，未来十年将迎来巨大的创新机会。

王朝阳带领团队历经数年研究，发明了多类新型电池，如全气候电池(ACB)、10分钟快充电池(FCB)、硕安电池(SEB)、常温全固态电池等。其中，全气候电池正是冬奥会电动汽车的抗冻“心脏”，该技术入选2022年度汽车十大技术趋势之一。

他在演讲中说，电池与生活息息相关，电池技术的发展也决定了新产业的崛起，而储能技术更是实现双碳目标的关键。电池需要大量、成本低的原材料，还要兼顾安全性，近百年来，电池技术的改进都来源于材料的创新。不过最新锂离子电池技术也有了30多年的历史 ，但现在电池技术明显力不从心，甚至满足不了人类的小小愿望。

王朝阳在介绍全气候电池研发的原理时说，“低温很活跃，高温很稳定”对电池来说几乎是一个难题。有没有一种电池，不使用时关掉反应界面，使用时调高其强度？他和团队创新地研发出热调控的方法，“30秒之内给出高功率，不损害电池安全，没有改变材料活性，让电池在极低温度下照常工作。

据介绍 ，与普通电池包相比，全气候电池的重量增加不会超过1%，电池成本增加不超过5%，量产后成本增加可降至2%。与传统外部加热方式相比，电池自加热技术具有升温快速、耗能低、加热均匀的优点，能够解决电池在极寒环境下的使用“瓶颈”问题。全气候电池克服电池低温问题，彻底解决了电动汽车在冬季续驶里程急剧下降、无法启动、衰减、有安全隐患等诸多难题，对电动汽车的发展具有里程碑的意义。该技术研发成功后，曾用三年时间在东北海拉尔实地测验，将投放明年冬奥会。

王朝阳说，要实现快充，电池的活性要足够高，“热调控”机理也可以让电池做到这一点。他和团队研发的快充电池，目前最好水平可以做到“充电10分钟，同时使电池拥有超过2500个循环的超长寿命。他说，快充电池将是电动汽车一个里程碑。他同时表示，快充电池技术是未来飞行汽车商业化最重要的先决条件，“无论我住在北京的什么位置，让私人飞行汽车在15分钟内把我送到办公室，是我在退休之前的梦想。”

“电池和储能技术，未来十年将迎来巨大的创新机会，发明创新的刚刚开始”，王朝阳在演讲也分享科研中的几点体会：一是科学工作者要有能力和毅力走没有人走过的路，不要太在乎别人的看法，创新就是孤独；第二，简单就是美；第三，在科学发现和技术发明之前，一定要记住，能量是守恒的。

来源：腾讯WE大会、DeepTech、读创 ；通航圈综合编辑。

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