色彩鲜艳的分子模型排列在麻省理工学院材料科学教授蒋明明办公室的两面墙上。他的职业生涯大部分时间都在研究这些棒和球的略微不同的排列如何在能量储存中产生根本不同的结果。
他和他的同事Venkat Viswanathan现在正在与2010年生产的锂离子电池制造商24M以及位于华盛顿州博塞尔的飞机初创公司Zunum Aero合作开发和测试专为满足先进混合飞机需求而设计的原型电池。
他们通过施加磁力来矫正锂离子在电极中导航的曲折路径，可以显着提高设备放电的速度。
剑指未来的研究
消除飞机温室气体排放是气候难题中最难的挑战之一。航空旅行约占全球二氧化碳排放量的2％，是增长最快的温室气体污染源之一。
但是今天没有干净的替代品，只需要一小部分航空旅行，因为为电动汽车供电的电池仍然太贵，太重，而且不适合航空。
包括优步，空中客车和波音在内的十几家公司已经开始研发微型电动载人飞机，但这些微型飞机只是载客量只有一到两人直升机，仅是为了替代出租车的功能，缩短人们的通勤时间。
而蒋明明的研究更为宏大，第一阶段，这个电池将为一辆载客12人能航行600公里的飞机提供电力，预计2022年完成，依照实现美国联邦航空管理局的安全保护要求，这辆飞机仍旧会附带内燃机和燃料。
第二阶段，这一电池将实现载客50人的中型飞机的跨多州旅行。
目前Zunum已从波音，捷蓝航空和华盛顿州的清洁能源基金获得资金。总部位于达拉斯的包机公司JetSuite已同意购买多达100架飞机。这使得研发资金上无后顾之忧。
克服困难
电池必须能够在起飞时提供大量的电力，并且能够输出足够的能量密度来巡航至少数百英里。但是从飞机物理学和经济学的角度上，它还需要尽可能持久和轻便，并且能够快速充电 。
让锂离子电池以足够快的速度对飞机进行放电需要使离子和电子更容易流过电池，尤其是电极。一种选择是使电极材料更多孔或更薄，但这会牺牲能量密度。
因此，研究人员正在探索通过紧密堆积的碳，钴化合物和电极中的其他材料来拉直扭曲路径的方法。
麻省理工学院研究员Jonathan Sander及其同事在2016年的自然能源研究论文中表示，将磁性纳米粒子混合到电极材料中并施加光磁场有助于在电极上形成对齐的通路。
随后的测试发现，这些电极的放电容量，或电子可以从电池中流出的速率，是传统锂离子电池的两倍以上，而不会牺牲能量密度。
根据这一发现，蒋明明的团队解决了一大难题。并逐步把文献中的研究发现转变为成型产品。
预计在四年之后，电动载人客机将真正到来。这将大大改变人们的出行方式。人们的中短途旅行将不再驾驶汽车，而是采用飞行的方式享受鸟瞰风景区的快感。
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