美國(guó)空軍授予Wright Electric公司開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)3D打印電池合同,，未來(lái)可用于電動(dòng)客機(jī)

2024年8月9日,，南極熊獲悉,，美國(guó)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(kāi)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(jìn)的熱電池技術(shù)在多旋翼無(wú)人駕駛飛行器中的應(yīng)用。

萊特電氣公司以開(kāi)發(fā)兆瓦時(shí)級(jí)電池而聞名,，這種電池每公斤可提供 1,000 瓦時(shí)的能量,。這些高密度電池專為未來(lái)的全電動(dòng)客機(jī)而設(shè)計(jì)，目前在紐約市哥倫比亞大學(xué)科學(xué)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(xué)今年早些時(shí)候在PROPEL-1K計(jì)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(kāi)發(fā)鋁-空氣液流電池,，該電池具有可更換的鋁陽(yáng)極,，用于機(jī)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(dǎo)致的堵塞問(wèn)題,。為了解決這些問(wèn)題,，Wright Electric 采用 3D 設(shè)計(jì)而不是傳統(tǒng)的二維平面方法，增強(qiáng)了陽(yáng)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(lái)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(lái)源：https://www.cei.washington.edu/lesson-plans/aluminum-air-battery/）

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

△Wright Electric 為軍事部署開(kāi)發(fā)的發(fā)電機(jī)。

Wright Electric 電池工程經(jīng)理 Aaron Rowe 說(shuō)道：“我們聽(tīng)到許多航空航天和國(guó)防客戶說(shuō),，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(jì)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(biāo)不是開(kāi)發(fā)全新的電池化學(xué)，而是開(kāi)發(fā)一種工藝,，使我們能夠以合理的成本進(jìn)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(guó)防部 (DoD) 越來(lái)越關(guān)注提高能源彈性和運(yùn)營(yíng)效率,。Wright Electric 的可充電熱電池通過(guò) 3D 打印增強(qiáng)，為軍方提供超高放電率的高功率可用性,，這對(duì)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(yùn)輸以外的新應(yīng)用，有可能加速其商業(yè)化進(jìn)程并繞過(guò)漫長(zhǎng)的聯(lián)邦航空管理局 (FAA) 審批程序,。

△WrightElectric 已經(jīng)為其計(jì)劃中的 2.5 兆瓦電動(dòng)機(jī)制造了轉(zhuǎn)子,，并計(jì)劃于今年夏天完成組裝，然后開(kāi)始地面測(cè)試,。

如果 Afwerx 項(xiàng)目進(jìn)入第二階段,，WrightElectric 將對(duì)其 3D 打印電池進(jìn)行廣泛的測(cè)試和評(píng)估，為全面部署鋪平道路,。除了國(guó)防應(yīng)用外,，Wright Electric 還在推進(jìn) 2.5 兆瓦電動(dòng)機(jī) WM2500 的研發(fā)工作,，該電動(dòng)機(jī)專為未來(lái)的商用客機(jī)而設(shè)計(jì)。該電動(dòng)機(jī)預(yù)計(jì)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(fēng)扇推進(jìn)系統(tǒng),。

WM2500 的第一個(gè)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(jì)劃在夏季末組裝該電機(jī)，并計(jì)劃在美國(guó)宇航局的電動(dòng)飛機(jī)試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,，以進(jìn)行高空艙評(píng)估,。

雖然該領(lǐng)域的應(yīng)用主要是航空，但電池和電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)代世界中幾乎無(wú)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(gè)人,、團(tuán)體和社會(huì)層面上進(jìn)行意識(shí)形態(tài)上的轉(zhuǎn)變。然而,，要實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變,，需要進(jìn)行更難以想象的系統(tǒng)性變革。