Skirtumai tarp lipo baterijų ir pusiau kieto kūno akumuliatorių?

Drono galios evoliucija: didžiausias LiPo ir pusiau kieto kūno baterijų susidūrimas

Bepiločių orlaivių pilotams tebėra nuolatiniai iššūkiai nuotolio nerimas ir saugos problemos. Šių problemų esmė yra drono energijos šaltinis –baterija. Daugelį metų ličio polimerų baterijos dominavo tiek vartotojų, tiek pramoniniuose dronuose. Tačiau dabar technologija, vadinama „pusiau kieto kūno akumuliatoriai“ bręsta Šiame straipsnyje gilinamasi į abiejų lyginamąją analizę, atskleidžiant esminius jų skirtumus ir ateities trajektorijas.

I. Ličio polimerų baterijos

1. Techniniai principai ir charakteristikos:

Ličio polimerų baterijose naudojami gelio pavidalo arba kietojo kūno polimero elektrolitai. Pagrindiniai jų pranašumai yra šie:

Didelis energijos tankis: sukaupia didelę elektros energiją santykinai lengvoje pakuotėje

Didelis iškrovimo greitis: tiekia akimirksniu dideles sroves, kad atitiktų didelius galios reikalavimus dronui kylant, kylant ir atliekant manevrus dideliu greičiu.

Pritaikomas formos koeficientas: polimero elektrolitas leidžia gaminti plonas, stačiakampes ar įvairių kitų formų ląsteles, optimizuojant netaisyklingų vidinių erdvių panaudojimą dronuose.

2. UAV taikomųjų programų apribojimai:

Nepaisant brandžių technologijų ir valdomų sąnaudų, LiPo baterijų trūkumai yra akivaizdūs naudojant UAV:

Susirūpinimas dėl saugos: tai yra svarbiausias LiPo trūkumas. Degus ir sprogus skystas organinis elektrolitas lengvai sukelia terminį bėgimą fizinio pradūrimo, perkrovimo ar vidinio trumpojo jungimo metu, dėl kurio gali kilti gaisras ar sprogimas.

Trumpas gyvavimo ciklas: Aukštos kokybės LiPo baterijos paprastai visą ciklą veikia maždaug 300–500 ciklų, po kurių jų veikimas labai pablogėja.

Prastas prisitaikymas prie aplinkos: našumas smarkiai sumažėja esant žemai temperatūrai, o tai labai sumažina veikimo laiką ir galią.

II. Pusiau kietojo kūno baterijų augimas

Pusiau kietojo kūno baterijos yra kietojo kūno baterijų technologijos kūrimo etapas. Užuot visiškai pašalinę skysčius, juose yra daug kietų komponentų (pvz., kietų elektrolitų) į elektrodus arba elektrolitus, išsaugodami dalinius skystus elektrolitus, kad būtų užtikrintas joninio laidumo efektyvumas.

1. Technologinis šuolis ir pagrindiniai pranašumai:

Reikšmingas vidinės saugos patobulinimas: pusiau kieta technologija drastiškai sumažina degių skystų elektrolitų kiekį ir iš esmės sumažina terminio nutekėjimo riziką. Jo kietos sudedamosios dalys pasižymi puikiu terminiu stabilumu, efektyviai slopindamos atvirą liepsną ir sprogimus net pradūrimo sąlygomis. Tai yra revoliucinė pažanga bepiločių orlaivių srityje, kur skrydžių sauga yra svarbiausia.

Proveržis energijos tankio srityje: Pusiau kietose baterijose gali būti naudojamos didesnės talpos elektrodų medžiagos, todėl teorinis energijos tankis yra 30–50 % didesnis nei lygiaverčio svorio LiPo baterijos arba net didesnis. Tai reiškia, kad dronai gali skristi ilgiau, turėdami tą patį svorį.

Ilgesnis ciklas: kietojo kūno elektrolitai turi mažiau šalutinių reakcijų su elektrodų medžiagomis ir užtikrina didesnį struktūrinį stabilumą, todėl jie gali atlaikyti daugiau įkrovimo-iškrovimo ciklų. Numatoma, kad jų eksploatavimo trukmė viršys 1000 ciklų, o tai žymiai sumažins visas gyvavimo ciklo išlaidas.

2. Dabartiniai bepiločių orlaivių programų iššūkiai:

Didelės sąnaudos: naujos medžiagos ir gamybos procesai lemia žymiai didesnes gamybos sąnaudas, palyginti su subrendusiomis LiPo baterijomis.

Reikia optimizuoti galią: nepaisant didelio energijos tankio, jų momentinio didelės srovės iškrovos pajėgumas (galios tankis) šiuo metu gali būti šiek tiek mažesnis nei aukščiausios klasės konkurencijos klasės LiPo baterijos. Tai gali būti apribojimas lenktyniniams dronams, kurie siekia ypatingos traukos.

Nesubrendusi tiekimo grandinė: masinės gamybos pajėgumai, tiekimo grandinės ir pagalbinė BMS technologija vis dar tobulinami, todėl jos yra mažiau prieinamos nei LiPo baterijos.

III. Išvada: abiejų tipų baterijų sambūvis ir papildomumas

Dabartis: LiPo baterijos pasižymi puikiu ekonomiškumu

Per ateinančius 2–3 metus LiPo baterijos išliks dominuojančiu vartotojų aerofotografavimo dronų ir FPV lenktyninių dronų pasirinkimu dėl savo brandžios tiekimo grandinės ir neprilygstamos galios. Daugumai mėgėjų ir komercinių vartotojų jie ir toliau bus ekonomiškiausias sprendimas.

Ateitis: Pusiau kietojo kūno baterijų technologinė revoliucija

Pusiau kietojo kūno akumuliatoriai pirmiausia įgis trauką, kai reikia ypatingo saugumo, ištvermės ir ilgaamžiškumo. Pavyzdžiai:

Logistikos bepiločiai orlaiviai: Išplėstas asortimentas suteikia didesnes vieno pristatymo aprėpties zonas, o padidinta sauga leidžia dirbti tankiai apgyvendintose zonose.

Pramonės tikrinimo dronai: dėl ilgų misijų ir didelės vertės įrangos poreikių reikia išskirtinio ilgaamžiškumo ir patikimumo.

Aukščiausios klasės oro žvalgybos ir visuomenės saugumo dronai: Didesnė patvarumas ore palengvina žemėlapių sudarymo ar paieškos operacijas didesniuose plotuose.

Išvada:

Pusiau kieto kūno akumuliatoriainukreipia į naują saugesnių, patvaresnių ir galingesnių dronų erą. Kaip pilotai ar pramonės naudotojai, supratę šią transformaciją šiandien galime padaryti išmintingesnius sprendimus ir pasiruošti artėjančiai energijos revoliucijai.