Ar kietojo kūno baterijos genda?

Ar kietojo kūno baterijos blogėja? Taip – ​​bet kitaip, nei galite tikėtis

Kiekviena baterija genda. Kiekvienas, kuris parduoda jums neparduodančią bateriją, neparduoda jums akumuliatoriaus – jie parduoda jums istoriją. Tikrasis UAV operatorių klausimas nėra arkietojo kūno baterijossuyra, bet kaip jie suyra, kaip greitai ir ar šis skilimo modelis yra geresnis ar blogesnis komercinėms operacijoms nei tas, prie kurio esate įpratę su ličio polimerų paketais.

Atsakymai į visus 3 yra naudingesni nei paprastas taip arba ne.

Kaip genda įprastos LiPo baterijos

Norint suprasti, kodėl kietojo kūno degradacija skiriasi, naudinga žinoti pagrindinius mechanizmus, ribojančius LiPo baterijos veikimo laiką.

Elektrolitų oksidacija yra dominuojantis ilgalaikis skilimo kelias daugumoje LiPo ląstelių. Skystas organinis elektrolitas lėtai reaguoja su elektrodų paviršiais per pasikartojančius įkrovimo ir iškrovimo ciklus, sudarydamas sluoksnį, vadinamą kietojo elektrolito tarpfaze (SEI). Šis sluoksnis palaipsniui didina vidinį pasipriešinimą ir sunaudoja ličio, kuris nebegali dalyvauti energijos kaupime, – ciklas po ciklo sumažina talpą.

Ličio dengimas atsiranda greito įkrovimo arba žemos temperatūros įkrovimo metu, kai ličio jonai į grafito anodą patenka greičiau, nei gali būti absorbuojami. Metalo ličio nuosėdos nusėda ant anodo paviršiaus, todėl sumažėja talpa ir ilgainiui didėja vidinių trumpųjų jungimų rizika.

Katodo struktūrinis nuovargis atsiranda, nes pakartotinis elektrodų medžiagų išsiplėtimas ir susitraukimas ciklo metu sukelia mikroskopinį katodo dalelių įtrūkimą, sumažinant jonų mainams skirtą paviršiaus plotą ir palaipsniui ribojant pajėgumus.

Visi 3 šie mechanizmai susijungia. 400 ciklų LiPo paketas yra ne tik senesnis – tai sukaupta žala iš visų 3 būdų vienu metu.

KaipKietojo kūno baterijosDegraduoti kitaip

Skystojo elektrolito pašalinimas keičia, kurie skilimo mechanizmai yra aktyvūs ir kaip greitai jie progresuoja.

Elektrolitų oksidacija smarkiai sumažėja. Kietieji elektrolitai nereaguoja su elektrodų paviršiais taip pat, kaip skysti elektrolitai. SEI formavimas, sunaudojantis ličio talpą LiPo ląstelėse, kietojo kūno ląstelėse nesusidaro arba susidaro daug lėčiau. Tai yra pagrindinė priežastis, dėl kurios kietojo kūno akumuliatoriai geriau išlaiko talpą per daugiau ciklų – jie nepraranda ličio dėl SEI augimo tokiu pat greičiu.

Ličio dengimo dinamikos pasikeitimas. Kietojo kūno elementuose, kuriuose naudojami ličio metalo anodai, ličio plokštės ir juostelės, kaip įprasto veikimo dalis. Kietasis elektrolitas suteikia fizinį barjerą nuo dendrito prasiskverbimo, kurio negali prasiskverbti skysti elektrolitai – tai teoriškai leidžia greičiau įkrauti be tos pačios su padengimu susijusios degradacijos rizikos, kuri riboja LiPo įkrovimo greitį.

Atsiranda naujas degradacijos mechanizmas: sąsajos delaminacija. Tai iššūkis, būdingas kietojo kūno chemijai. Kai važiuojant dviračiu elektrodai plečiasi ir susitraukia, kietasis elektrolitas nepalaiko kontakto taip, kaip skystas elektrolitas. Tarp elektrodų ir elektrolitų paviršių gali susidaryti mikroskopiniai tarpai – padidėja atsparumas ir sumažėja jonų perdavimo efektyvumas. Dabartinės kartos kietojo kūno UAV baterijose šis sąsajos valdymas yra vienas iš pagrindinių inžinerinių iššūkių, turinčių įtakos ciklo trukmei.

Ką tai reiškia UAV operatoriams praktikoje

Grynasis šių skirtingų degradacijos mechanizmų poveikis:kietojo kūno baterijos komercinėse UAV programosepaprastai demonstruoja lėtesnį talpos išnykimą per ciklą nei lygiaverčiai LiPo paketai – 600–900 ciklų esant 80 % talpos išlaikymui, palyginti su 300–500 LiPo panašiomis sąlygomis.

Tačiau degradacija nėra nematoma ar nulinė. Kietojo kūno paketai laikui bėgant praranda talpą. Greitis yra lėtesnis, mechanizmai skiriasi, o eksploatavimo pabaigos elgsena paprastai yra labiau nuspėjama, tačiau operatoriai, planuojantys pakeitimo grafikus, vis tiek turi atsižvelgti į degradaciją, o ne manyti, kad kietojo kūno paketai veikia amžinai.

Labiau nuspėjama kietojo kūno baterijų degradacijos kreivė iš tikrųjų yra naudinga transporto parko valdymui. Kietojo kūno ląstelių talpos nykimas yra labiau linijinis ir mažiau linkęs į staigius kritimus, kurie kartais pasireiškia senstančiose LiPo pakuotėse, kai sukaupta SEI žala pasiekia slenkstį. Dėl šio tiesiškumo lengviau planuoti pakeitimo laiką.

ZYEBATTERY degradacijos dokumentacija

ZYEBATTERYpateikia kietojo kūno ličio jonų ir didelio našumo ličio polimerų UAV baterijų ciklo trukmės ir talpos išlaikymo duomenis, pagrįstus realiomis veikimo sąlygomis – ne tik laboratoriniais idealais. Operatoriams, kurie kuria pakeitimo biudžetus ir automobilių parko valdymo grafikus, faktinės degradacijos kreivės žinojimas yra toks pat svarbus, kaip ir pradinių rezultatų.

Kietojo kūno akumuliatoriai suyra. Jie tiesiog tai daro lėčiau, labiau nuspėjamai ir dėl skirtingų priežasčių nei dauguma operatorių yra įpratę pakeisti LiPo paketus.