NASA表示其改进固态电池充电效率和安全性项目部门（SABERS）研发的航空用固态电池取得了重大突破，能量密度是电动汽车电池的两倍。
1 创新的材料和电池结构设计
电池性能是开发更可持续的电动飞机的一个关键方面。这些电池必须储存为电动飞机提供动力的巨大能量，同时保持较轻的重量。另一方面，电池还要以足够的速度放出这些能量，为这些短途航空设备提供动力 。
换句话说，电池可以被描述为一个水桶。电池的能量（或容量）是水桶能容纳多少东西，而它的功率是水桶能被清空的速度。为了给电动飞机提供动力，电池必须以极快的速度释放其能量，或清空其水桶。
为了实现这个目标，SABERS团队的研究人员开发了一种固态电池。这种固态电池为硫硒电池，其电解质材料利用廉价并易获得的硫，还有一种NASA此前研发的 “多孔石墨烯”材料，具有非常高的导电性，并且质量十分轻。
除了新材料之外，SABERS团队还使用了革命性的包装。与连接单独包装电池的普通电池不同，SABERS的电池将所有电池垂直堆叠在一个外壳内。通过这种设计，SABERS已经证明他们的固态电池可以以每500 Wh/kg的巨大容量为物体提供动力，几乎是目前最好的电动汽车电池能量密度的两倍——特斯拉公司的4680锂电池的能量密度约为300Wh/kg。
这使其能够减轻电池的大部分重量，并增加可以储存的能量。
“这种设计不仅消除了电池30%到40%的重量，还使我们能够将其存储的能量增加一倍甚至三倍，远远超过被认为是最先进的液态锂离子电池 。”NASA克利夫兰格伦研究中心SABERS的首席研究员Rocco Viggiano说。
安全性是在电动飞机上使用电池的另一个关键要求。与液态电池不同，固态电池在发生故障时不会着火，并且在损坏时仍然可以运行，因此在航空领域具有吸引力。
2 研究合作与未来
SABERS的研究人员还在不同的压力和温度下测试了他们的电池，发现它可以在几乎是液态锂离子电池工作温度的两倍下运行，并且不许需要使用大量的冷却技术。该团队正继续在更高温的条件下对其进行测试。
在过去的一年里，SABERS成功地将他们的电池放电率提高了10倍，然后又提高了5倍。今年，SABERS的主要目标是展示电池的性能符合其能量和安全目标，同时证明它可以在现实条件下以最大功率安全运行。
SABERS与佐治亚理工学院，阿贡国家实验室和太平洋西北国家实验室等多个合作伙伴合作，以进一步推进这一前沿研究。在与佐治亚理工学院的研究人员合作工作中，他们使用了不同的方法改进电池以用于实际用途。
“佐治亚理工学院非常关注电池在操作过程中微观力学的变化。这有助于我们查看电池内部的压力，然后帮助我们进一步改善电池，“Viggiano说。“这也让我们从实用的角度理解了如何制造这样的电池，并引导我们进行了一些其他改进的设计配置。”
