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研究：电池能量密度达500Wh/kg 太阳能飞机可在高空连飞数月

中国能源产业发展网发布时间：

2026-10-30 08:18

【中国能源产业发展网】获悉，一项由美国主导的新研究提出了一项电池性能指标，有望让太阳能无人飞行器连续飞行数周甚至数月。研究分析得出，500瓦时每千克（Wh/kg）的电池能量密度，是这类长航时太阳能飞行器在大气条件适宜区域持续飞行的关键门槛。

这类飞行器在距离地面约6万英尺（约18.3千米）的平流层飞行，用于气候研究、飓风追踪、野火监测等观测任务。其运行方式是白天依靠太阳能板供电，同时给电池充电，夜间依靠电池续航飞行。要让太阳能飞机在日落后继续停留在空中，需要做出艰难取舍：电池容量越大，储存的电能越多，但电池自重又会增加飞机的能耗。

该研究由克雷格·马斯卡雷纳斯牵头，依托哈佛大学大气科学家吉姆·安德森的实验室开展。马斯卡雷纳斯解释了其中的工程难点：“这是一个循环的数学关系：你需要更多储能，可电池随之变重，飞机就需要更大动力才能维持升力、向前飞行。”研究团队据此提出，面向这类飞行器的电池研发应当优先追求能量密度，也就是单位重量能够储存多少电能；而代表电能释放速度的功率密度在这里没有那么重要，因为这类飞行器功耗本身不高，核心要求是携带足够电量撑过整个夜晚。

500Wh/kg的目标大约是商用电动汽车电池（约250Wh/kg）的两倍。目前已有实验型特种电池可以达到约400Wh/kg，距离目标越来越近，但成本仍是一大阻碍。马斯卡雷纳斯表示，研究团队已经十分接近目标，这类电池现在价格高昂，但降价速度很快。

需要说明的是，该成果只是给出研发指标，尚未造出新型电池，也未实现长达数月的飞行任务，能否实现持续飞行同样取决于当地大气环境条件。电池领域研究者文卡塔苏布拉马尼亚·维斯瓦纳坦与沙尚克·斯里帕德参与了本次分析，航空创业者约翰·兰福德为论文合著者，其旗下企业已经研发并试飞过多款实验太阳能飞机。

长航时的价值集中体现在观测效率上。安德森已经研究太阳能飞行器方案长达三十年，主导哈佛大学参与平流层机载气候观测系统（SACOS）项目。根据研究资料，NASA的有人驾驶ER-2科研飞机单次任务通常只有6至8小时，每小时飞行成本高达数万美元。太阳能飞行器未来可以在数月内反复对同一区域持续监测，有望减少人力投入、压低运行成本，获得更长的观测周期。

安德森和马斯卡雷纳斯同时在推进相关研究，为野火测绘、环境遥感的深度学习模型与辐射传输模型提供支撑。马斯卡雷纳斯表示，其希望减轻全球野火带来的破坏，该项目所能实现的独特能力令人期待。哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究人员联合密歇根大学以及产业合作方，将相关研究路径发表于《ACS Energy Letters》。

【来源：IT之家】

【编辑：小能】

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