Kokie yra kietojo kūno baterijų naudojimo dronuose iššūkiai ir apribojimai?

Kietojo kūno akumuliatorių iššūkiai ir apribojimai dronuose: Naršykite kliūtis į įvaikinimą

kietojo kūno-baterija atsirado kaip perspektyvi ličio jonų (Li-jonų) baterijų, skirtų dronams, alternatyva, suteikianti pranašumų, tokių kaip didesnis energijos tankis, pagerinta sauga ir geresnė temperatūros tolerancija. Tačiau jų kelią į plačiai pritaikymą dronų pramonėje trukdo techniniai, ekonominiai ir praktiniai iššūkiai. Suskirstykime šiuos apribojimus ir kodėl jie yra svarbūs dronų operatoriams, gamintojams ir pramonės šakoms, remiantis nepilotuojamomis oro transporto priemonėmis (UAV).

1. Didelės gamybos išlaidos ir ribotas mastelio keitimas

Viena reikšmingiausių kliūčių kietojo kūno akumuliatorių priėmimo dronuose yra kaina. Kietojo kūno technologija išlieka brangios pagal mastą, visų pirma dėl:

Specializuotos medžiagos: Daugelyje kietojo kūno akumuliatorių naudojami brangūs komponentai, tokie kaip ličio metaliniai anodai, keraminiai elektrolitai (pvz., Granato ar sulfido pagrindu) arba ypač plaučių žaliavos. Šios medžiagos yra brangesnės nei grafito anodai ir skysti elektrolitai Li-jonų akumuliatoriuose.

Sudėtinga gamyba: Kietosios būklės baterijų gamybai reikalingi tikslūs gamybos procesai, tokie kaip plonos plėvelės nusėdimas elektrolitams ar kontroliuojamoje aplinkoje, kad būtų išvengta užteršimo. Šie veiksmai yra reikalaujantys daug darbo ir jiems reikia specializuotos įrangos, padidinančios gamybos sąnaudas.

2. Ciklo gyvenimo ir degradacijos rūpesčiai

Dronai yra „Workhorses“ - daugelis veikia kasdien, todėl reikia dažnai įkrauti ir išleisti ciklus. Kietojo kūno akumuliatoriams ciklo tarnavimo laikas (įkrovos ištraukimo ciklų skaičius prieš kaupimą mažėjant 80%) yra kritinis apribojimas.

Šis skilimas atsiranda dėl kieto elektrolito ir elektrodų sąsajos nestabilumo. Laikui bėgant, cheminės reakcijos šiose sąsajose sudaro atsparumo sluoksnius, sumažinant laidumą ir talpą. Pavyzdžiui, ličio metaliniai anodai (paplitę kietojo kūno baterijose) gali sudaryti dendritus-mažytes, į adatas panašias struktūras-, kurios pradeda kietą elektrolitą, sukeldamas trumpąjį jungtį ar prarandant talpą. Nors keraminiai elektrolitai yra atsparesni dendritams nei skysti, jie nėra nepralaidūs, ypač esant dideliam išmetimo greičiui.

3. Mechaninis trapumas ir vibracijos jautrumas

Dronai veikia dinamiškoje, dažnai atšiaurioje aplinkoje - jie vibruoja skrydžio metu, atlaiko vėjo gūsio poveikį ar net katastrofą.Kietojo kūno akumuliatoriai, ypač tie, kurie naudoja keraminius elektrolitus, yra mechaniškai trapūs, palyginti su lanksčiomis, maišelio stiliaus lijo jonų baterijomis, paplitusiomis dronais.

4. Temperatūros ir iškrovos greičio apribojimai

Nors kietojo kūno baterijos veikia geriau nei Li-jonų akumuliatoriai, esant ekstremalioms temperatūroms, jos nėra visuotinai tvirtos. Daugelis kietų elektrolitų turi siaurą optimalų laidumo temperatūros diapazoną.

5. Formos faktoriaus ir integracijos iššūkiai

Dronai būna įvairių formų ir dydžių, pradedant kompaktiškais keturkojais ir baigiant fiksuotomis sparno UAV su plonais korpusais. Ši veislė reikalauja akumuliatorių su lanksčiais formos veiksniais - pūlinėmis, cilindrais ar pasirinktinėmis formomis. Kietosios būklės baterijos, ypač turinčios keraminius elektrolitus, dažnai būna standžios ir sunkiai formuojamos į nestandartinius dydžius. Polimerų elektrolitai suteikia daugiau lankstumo, tačiau aukos laidumą, todėl jie nėra tinkami didelės galios dronams.

6. Patikimumas yra svarbus misija

Laboratorijoje patikrintos kietojo kūno akumuliatoriai gali pasiekti 90 minučių skrydžio laiką kontroliuojamomis sąlygomis, tačiau naudojant realaus pasaulio-su vėjo pasipriešinimu, naudingosios apkrovos poslinkiais ar temperatūros svyravimais-faktinis skrydžio laikas gali sumažėti 20–30%. Šis nenuspėjamumas verčia tokias pramonės šakas kaip logistika ar skubios pagalbos tarnybos nesiryžta priimti SSB.

Išvada: progresas, bet ne tobulumas

Kietojo kūno baterijos turi didžiulį pažadą dronams, tačiau dabartiniai jų apribojimai-vertybinių popierių, dviračių gyvenimo, trapumo ir integracijos iššūkiai-per naktį nukreipia juos iš Li-jonų baterijų išstūmimo. Šios kliūtys yra įtikinamos: elektrolitų chemijos pažanga (pvz., Hibridiniai keramikos polimerų elektrolitai), keičiamo mastelio gamybos ir dendrite atsparių dizainų jau yra pagrindinės problemos.

Kol kas, Kietojo kūno akumuliatoriaiGeriausiai tinka nišiniams dronų pritaikymams, kai jų stipriosios pusės (saugumas, didelis energijos tankis) viršija jų išlaidas, tokias kaip kariniai UAV ar aukščiausios klasės pramonės patikrinimai. Tačiau kadangi technologijos subręsta, galime tikėtis, kad kietojo kūno baterijos palaipsniui (įsiskverbia) į dronų rinką, atrakindami naujas skrydžio laiko ir universalumo galimybes. Iki tol Li-Ion išlieka pragmatišku pasirinkimu daugumai dronų operatorių.

Norėdami gauti daugiau informacijos apieDidelio energijos tankio kietojo kūno baterijair mūsų aukšto efektyvumo energijos kaupimo sprendimų asortimentas, nedvejodami susisiekite su mumiscoco@zyepower.com. Mūsų ekspertų komanda yra pasirengusi padėti jums rasti geriausią jūsų poreikių akumuliatoriaus sprendimą.