美国空军授予Wright Electric公司开发无人机3D打印电池合同，未来可用于电动客机

2024年8月9日，南极熊获悉，美国空军已授予莱特电气（Wright Electric）公司一份第一阶段小型企业创新研究 (SBIR) 合同，以开发增材制造 (AM) 高功率输出可充电电池。该合同于 8 月 7 日宣布，将允许这家总部位于纽约的初创公司探索其先进的热电池技术在多旋翼无人驾驶飞行器中的应用。

莱特电气公司以开发兆瓦时级电池而闻名，这种电池每公斤可提供 1,000 瓦时的能量。这些高密度电池专为未来的全电动客机而设计，目前在纽约市哥伦比亚大学科学家的支持下，正被改造用于军事用途。

SBIR 以该公司和哥伦比亚大学今年早些时候在PROPEL-1K计划下获得的 1,499,098 美元 ARPA-E 拨款为基础。这笔拨款将用于合作伙伴开发铝-空气液流电池，该电池具有可更换的铝阳极，用于机械充电。尽管铝-空气电池具有高能量密度，但它传统上面临着充电性和反应产物累积导致的堵塞问题。为了解决这些问题，Wright Electric 采用 3D 设计而不是传统的二维平面方法，增强了阳极和阴极之间的接触。此外，该系统采用循环电解质来防止反应产物在电池结构内积聚，有效地克服了静态铝-空气电池的局限性。

△放电铝-空气电池示意图（资料来源：https://www.cei.washington.edu/lesson-plans/aluminum-air-battery/）

这些电池旨在取代美国军方目前使用的一次性电池。通过利用 3D 打印技术，Wright Electric计划生产既可持续又经济可行的紧凑型高性能电池。此外，通过内部生产电池组件，Wright Electric 可以确保关键国防材料的供应链更具弹性，减少对外部供应商的依赖并降低与供应链中断相关的风险。

△Wright Electric 为军事部署开发的发电机。

Wright Electric 电池工程经理 Aaron Rowe 说道：“我们听到许多航空航天和国防客户说，他们想要具有极高功率输出的紧凑型电池。得益于空军的支持，我们可以迈出新计划的第一步，提供极其紧凑且具有超高放电率的电池。我们的目标不是开发全新的电池化学，而是开发一种工艺，使我们能够以合理的成本进行有限量的特殊电池生产。我们将建造一条能够非常迅速地适应客户需求的生产线。”

国防部 (DoD) 越来越关注提高能源弹性和运营效率。Wright Electric 的可充电热电池通过 3D 打印增强，为军方提供超高放电率的高功率可用性，这对于在关键情况下快速可靠地输送能源至关重要。与空军的合作使 Wright Electric 能够探索其技术在民航运输以外的新应用，有可能加速其商业化进程并绕过漫长的联邦航空管理局 (FAA) 审批程序。

△WrightElectric 已经为其计划中的 2.5 兆瓦电动机制造了转子，并计划于今年夏天完成组装，然后开始地面测试。

如果 Afwerx 项目进入第二阶段，WrightElectric 将对其 3D 打印电池进行广泛的测试和评估，为全面部署铺平道路。除了国防应用外，Wright Electric 还在推进 2.5 兆瓦电动机 WM2500 的研发工作，该电动机专为未来的商用客机而设计。该电动机预计可提供每公斤 16 千瓦的功率密度，适用于涡轮螺旋桨或涡轮风扇推进系统。

WM2500 的第一个旋转转子单元的建造已经完成，固定定子部件目前正在制造中。Wright Electric 计划在夏季末组装该电机，并计划在美国宇航局的电动飞机试验台进行实验室测试，以进行高空舱评估。

虽然该领域的应用主要是航空，但电池和电动机在现代世界中几乎无处不在，而且该技术可以应用于其他领域，例如用于一般民用能源生产。这些两用技术要从军事应用转向支持民用工程，只需要在个人、团体和社会层面上进行意识形态上的转变。然而，要实现这一转变，需要进行更难以想象的系统性变革。