Drono kietojo kūno akumuliatoriai, skirti skrydžiams šaltu oru

Staigus vidinio pasipriešinimo padidėjimas: jonų judėjimo kliūtis tiesiogiai padidina akumuliatoriaus vidinį pasipriešinimą. Kad būtų išlaikytas skrydis, akumuliatoriaus įtampa smarkiai nukris (įtampa nukris), suaktyvins bepiločio baterijos apsaugos mechanizmą ir priversdamas lėktuvą leistis anksčiau.

Kodėl žema temperatūra yra tradicinių bepiločių orlaivių baterijų „archyvinis priešas“?

Tradicinių ličio polimerų (LiPo) baterijų padėtis žemoje temperatūroje:

Žema temperatūra gali labai paveikti dronų baterijų veikimą, sutrumpinti skrydžio laiką ir gali turėti įtakos jūsų misijai.

Elektrolitų kietėjimas: esant žemai temperatūrai, akumuliatoriaus viduje esantis skystas elektrolitas tampa klampus arba net iš dalies sukietėja, labai apsunkindamas ličio jonų judėjimo greitį.

Staigus vidinio pasipriešinimo padidėjimas: jonų judėjimo kliūtis tiesiogiai padidina akumuliatoriaus vidinį pasipriešinimą. Kad būtų išlaikytas skrydis, akumuliatoriaus įtampa smarkiai nukris (įtampa nukris), suaktyvins bepiločio baterijos apsaugos mechanizmą ir priversdamas lėktuvą leistis anksčiau.

Didelis talpos sumažėjimas: 0 °C temperatūroje tradicinių LiPo baterijų talpa gali sumažėti 30–50%. Esant dar ekstremalesnėms žemoms temperatūroms, našumo praradimas yra dar labiau stebinantis.

Įkrovimo pavojus: kraunant baterijas žemoje temperatūroje gali išsiplauti ličio metalas, o tai gali visam laikui sugadinti akumuliatorių ir sukelti trumpojo jungimo bei gaisro pavojų.

Kietojo kūno akumuliatoriai, kaip pereinamojo laikotarpio technologija, išradingai integruoja tradicinių skystų baterijų ir visiškai kietų baterijų pranašumus. Šerdis yra maišant elektrodų medžiagas su kietais elektrolitais ir nedideliu kiekiu elektrolito, kad susidarytų pusiau kieta matrica, panaši į gelio pavidalo medžiagą.

Kietojo kūno akumuliatoriaiiš laboratorijos pereina prie programų priešakyje. Taigi, kaip tiksliai veikia ši labai laukta technologija? Kaip tai pakeis dronų ateitį?

Kietojo kūno baterijų darbo procesas yra makroskopiškai panašus į ličio polimerų akumuliatorių, vis dar susijęs su ličio jonų migracija tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų. Tačiau įgyvendinimo metodai mikro lygmeniu sukuria skirtingą pasaulį.

Kietieji elektrolitai: Paprastai jie gaminami iš specialių kietų medžiagų, tokių kaip keramika, sulfidai ar polimerai. Šios medžiagos pasižymi itin dideliu jonų laidumu, todėl ličio jonams greitai prasiskverbia pro juos ir taip pat izoliuoja elektronus, puikiai derindamos dvi pagrindines laidumo ir izoliacijos funkcijas.

Darbo procesas

Kai akumuliatorius įkraunamas arba išsikrauna, ličio jonai (Li⁺) juda pirmyn ir atgal tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų, veikiami elektrinio lauko per kietąjį elektrolitą, kuris tarnauja kaip tvirtas „tiltas“. Elektronai (e⁻) teka per išorinę grandinę, tokiu būdu sudarydami elektros srovę, kuri maitina nepilotuojamą orlaivį.

Vienas iš pagrindinių kietojo kūno baterijų projektavimo iššūkių, neatsižvelgiant į naudojamo kietojo elektrolito tipą, yra optimizuoti elektrolito ir elektrodo sąsają. Skirtingai nuo skystų elektrolitų, kurie lengvai prilimpa prie elektrodų paviršių, kietieji elektrolitai turi būti kruopščiai suprojektuoti, kad būtų užtikrintas geras kontaktas ir efektyvus jonų perdavimas.

Kietieji elektrolitai: Paprastai jie gaminami iš specialių kietų medžiagų, tokių kaip keramika, sulfidai ar polimerai. Šios medžiagos pasižymi itin dideliu jonų laidumu, todėl ličio jonams greitai prasiskverbia pro juos ir taip pat izoliuoja elektronus, puikiai derindamos dvi pagrindines laidumo ir izoliacijos funkcijas.