隨著電動垂直起降（eVTOL）概念的興起，該行業對於電池性能的獨特要求，也帶來了極大的挑戰。與在道路上馳騁的EV動力電池相比，我們除了能量密度和輸出功率，還需考慮到eVTOL電池在快充效率、循環壽命、以及最重要的電池安全性等方面的表現。

研究配圖（來自：Cell / Joule）

近年來，我們已經見到越來越多的eVTOL 項目。其主打短途城市空中交通服務，以避開地面道路的擁堵。

除了優化載具的機身設計，各維度表現均相當優異的eVTOL 電池，也是此類項目不可或缺的一環。

比如電池的能量密度要高，但體積重要也要相當輕盈。且在起降期間，此類電池又必須能夠輸出足夠高的功率。

好消息是，在《焦耳》期刊上發表的一篇文章中，賓夕法尼亞州立大學汽車、機械、化學材料工程師，兼電化學動力中心主任的Chao-Yang Wang 表示：

其研究的帶有鎳箔的鋰離子不僅能夠快充，還可維持80 公里的續航里程。

而要達成合理的成本目標，eVTOL 必須能夠承受在早晚高峰時段的15 次出行。

比如從一個城市到某一做機場，搭載3~4 名乘客並飛行大約80 公里。

但要讓多個方面都達到理想的目標，顯然還有著特別多的牽制。比如快充往往導致電池的循環充電次數較少，而高能量密度又會降低充電速度。

不過現在，其帶領的這支研究團隊，已經開發出了能夠製程80 公里eVTOL 續航、能量密度271 Wh / kg、可實現5~10 分鐘快充、以及2000 次充放電循環的原型電池。

Chao-Yang Wang 表示，他們已經打造出了在商業上可行的第一版eVTOL 電池。他與同事們耗費了大約10 年時間，從偶然發現電池的想法、一路走到了完善演示的各種電池原型。

而他們遇到的最大挑戰，就是盡可能降低這些自熱結構的複雜性。為此，科學家們將10 微米厚度的鎳箔引入了電池，以幫助其迅速升溫至60 ℃，從而達成最佳快充效率、而不會形成可能刺破內部電芯的鋰枝晶。

此外加熱還有助於緩解eVTOL 電池在運行時不允許完全放電的問題，因為系統總得預留一部分電量，以應對起降階段的大功率用電需求。

但當電池電量耗盡之時，其充電電阻也相對較低。當剩餘電量越多時，充電速度也會越慢。慶幸的是，在加熱eVTOL 原型電池的時候，我們發現這有助於其快速釋放剩餘能量，並迅速啟用快速充電。

Chao-Yang Wang 表示，這項自加熱技術的速度為每秒1~5 ℃ 。即便溫度每升高10 ℃，其能量消耗也僅為0.8% 。

與此同時，嵌於eVTOL 電池的鎳箔，只會增加不到1.5% 的重量體積、以及不到0.3% 的額外成本。

目前研究團隊正嘗試將這套方案運用於更高能量密度的電化學應用，且他們的目標是打造出能量密度高達350~400 Wh / kg、支持5~10 分鐘快充、且成本低至50美元/ kWh 的下一代eVTOL 電池。