总部位于英国的初创公司 The Structural Battery Company(The SB Co.)近日推出了 Drone Spine,这是一种结构电池,可同时作为无人机的主要承重结构和电源,代表了从“死重电池”向“质量即能量”架构跨越的技术路径。据公司介绍,将能量存储直接集成到机身中,可消除对独立电池组的需求,从而释放重量和内部空间,用于额外的载荷或推进系统。

传统无人机采用“机架(承重)+ 电池包(死重)”的分离式设计,Structural Battery 的 Drone Spine 则是直接将碳纤维复合材料电池或硬化蜂窝电池结构一体化制造为无人机的主贯穿脊梁(Spine),使其既是支撑全机弯曲/扭转载荷的核心骨架,又是储存电能的储能介质。
(传统无人机采用“机架(承重)+ 电池包(死重)”的分离式设计)
The SB Co.表示,Drone Spine 可将载荷容量和飞行范围均提高高达 50%。除了国防应用外,该技术还适用于民用任务,例如医疗物流、野火响应、农业以及卫星部署。
据公司称,该概念已在飞行测试中得到验证。工程师们将一块 400 伏特结构电池集成到一架 600 公斤重型起重无人机的框架中,据报道将飞机的整体质量降低了 45%。在演示中,该无人机携带 220 公斤载荷飞行了 100 公里,展示了通常与更大有人机相关的能力。
技术优势
突破续航瓶颈(质量负荷减半) 无人机总重直接影响悬停与巡航功率。将无人机最重的两部分——中心主骨架与电池组合并后,可节省掉电池外壳、固定件以及部分机身结构的质量,整机质量减轻 15%–30%,从而显著提升续航时间或有效载荷(Payload)。
提高结构刚度与抗扭性能 结构电池多采用多层碳纤维电极层压板或刚性复合材料夹层。作为主脊骨时,其横截面惯性矩(Moment of Inertia)设计能够承受机臂传导的高频震动与弯扭应力,减少机身在高速巡航中的变形。
模块化快拆与扩展 在现代战术与工业无人机设计中,"Spine"常被设计成可插拔的模块化主梁。更换“脊骨”即可同时完成骨架检修与能量补充。
研发难点与挑战
力电耦合失效(Electro-Mechanical Coupling Failure):脊骨作为承重件,在飞行中会受到弯曲、拉伸和振动。机械应力可能导致内部锂离子电池隔膜破裂,进而引发内短路或热失控。
热管理难度:结构电池内嵌于机身骨架内部,散热路径较传统裸露的电池包更为复杂,需要依靠复合材料本身的导热性或微通道冷却设计。
制造工艺与成本:将碳纤维多孔电极、固态/半固态电解质以及多层结构通过热压罐或 RTM(树脂传递模塑)工艺一体成型,工艺门槛极高。
该项目与 ISS Aerospace 和 Marshall Aerospace 合作开发,并获得英国政府国防与安全加速器(DASA)的支持。

