美國空軍授予Wright Electric公司開發(fā)無人機3D打印電池合同,，未來可用于電動客機

2024年8月9日，南極熊獲悉,，美國空軍已授予萊特電氣（Wright Electric）公司一份第一階段小型企業(yè)創(chuàng)新研究 (SBIR) 合同,，以開發(fā)增材制造 (AM) 高功率輸出可充電電池。該合同于 8 月 7 日宣布,，將允許這家總部位于紐約的初創(chuàng)公司探索其先進的熱電池技術(shù)在多旋翼無人駕駛飛行器中的應(yīng)用,。

萊特電氣公司以開發(fā)兆瓦時級電池而聞名，這種電池每公斤可提供 1,000 瓦時的能量,。這些高密度電池專為未來的全電動客機而設(shè)計,，目前在紐約市哥倫比亞大學科學家的支持下，正被改造用于軍事用途,。

SBIR 以該公司和哥倫比亞大學今年早些時候在PROPEL-1K計劃下獲得的 1,499,098 美元 ARPA-E 撥款為基礎(chǔ),。這筆撥款將用于合作伙伴開發(fā)鋁-空氣液流電池，該電池具有可更換的鋁陽極,，用于機械充電,。盡管鋁-空氣電池具有高能量密度，但它傳統(tǒng)上面臨著充電性和反應(yīng)產(chǎn)物累積導致的堵塞問題,。為了解決這些問題,，Wright Electric 采用 3D 設(shè)計而不是傳統(tǒng)的二維平面方法，增強了陽極和陰極之間的接觸,。此外,，該系統(tǒng)采用循環(huán)電解質(zhì)來防止反應(yīng)產(chǎn)物在電池結(jié)構(gòu)內(nèi)積聚,，有效地克服了靜態(tài)鋁-空氣電池的局限性。

△放電鋁-空氣電池示意圖（資料來源：https://www.cei.washington.edu/lesson-plans/aluminum-air-battery/）

這些電池旨在取代美國軍方目前使用的一次性電池,。通過利用 3D 打印技術(shù),，Wright Electric計劃生產(chǎn)既可持續(xù)又經(jīng)濟可行的緊湊型高性能電池。此外,，通過內(nèi)部生產(chǎn)電池組件,，Wright Electric 可以確保關(guān)鍵國防材料的供應(yīng)鏈更具彈性，減少對外部供應(yīng)商的依賴并降低與供應(yīng)鏈中斷相關(guān)的風險,。

△Wright Electric 為軍事部署開發(fā)的發(fā)電機,。

Wright Electric 電池工程經(jīng)理 Aaron Rowe 說道：“我們聽到許多航空航天和國防客戶說，他們想要具有極高功率輸出的緊湊型電池,。得益于空軍的支持,，我們可以邁出新計劃的第一步，提供極其緊湊且具有超高放電率的電池,。我們的目標不是開發(fā)全新的電池化學,，而是開發(fā)一種工藝，使我們能夠以合理的成本進行有限量的特殊電池生產(chǎn),。我們將建造一條能夠非常迅速地適應(yīng)客戶需求的生產(chǎn)線,。”

國防部 (DoD) 越來越關(guān)注提高能源彈性和運營效率,。Wright Electric 的可充電熱電池通過 3D 打印增強,，為軍方提供超高放電率的高功率可用性，這對于在關(guān)鍵情況下快速可靠地輸送能源至關(guān)重要,。與空軍的合作使 Wright Electric 能夠探索其技術(shù)在民航運輸以外的新應(yīng)用,，有可能加速其商業(yè)化進程并繞過漫長的聯(lián)邦航空管理局 (FAA) 審批程序。

△WrightElectric 已經(jīng)為其計劃中的 2.5 兆瓦電動機制造了轉(zhuǎn)子,，并計劃于今年夏天完成組裝,，然后開始地面測試。

如果 Afwerx 項目進入第二階段,，WrightElectric 將對其 3D 打印電池進行廣泛的測試和評估,，為全面部署鋪平道路。除了國防應(yīng)用外,，Wright Electric 還在推進 2.5 兆瓦電動機 WM2500 的研發(fā)工作,，該電動機專為未來的商用客機而設(shè)計。該電動機預(yù)計可提供每公斤 16 千瓦的功率密度，適用于渦輪螺旋槳或渦輪風扇推進系統(tǒng)。

WM2500 的第一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子單元的建造已經(jīng)完成,，固定定子部件目前正在制造中。Wright Electric 計劃在夏季末組裝該電機,，并計劃在美國宇航局的電動飛機試驗臺進行實驗室測試,，以進行高空艙評估。

雖然該領(lǐng)域的應(yīng)用主要是航空,，但電池和電動機在現(xiàn)代世界中幾乎無處不在,，而且該技術(shù)可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如用于一般民用能源生產(chǎn),。這些兩用技術(shù)要從軍事應(yīng)用轉(zhuǎn)向支持民用工程,，只需要在個人、團體和社會層面上進行意識形態(tài)上的轉(zhuǎn)變,。然而,，要實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變，需要進行更難以想象的系統(tǒng)性變革,。