Ar kietojo kūno baterijose naudojamas nikelis?

Ar kietojo kūno baterijose naudojamas nikelis? Ką turėtų suprasti UAV pirkimo komandos

Nikelio kiekisličio baterijostapo viešųjų pirkimų problema, kuri gerokai viršija medžiagų mokslą. Nikelio kainos yra nepastovios, nikelio tiekimo grandinės yra geografiškai koncentruotos, o daug nikelio turintys baterijų katodai turi specifinių našumo kompromisų, kurie turi įtakos baterijų veikimui per visą jų tarnavimo laiką.

UAV operatoriams ir pirkimo komandoms, vertinančioms kietojo kūno baterijas, verta suprasti nikelio klausimą, nes atsakymas turi įtakos sąnaudų stabilumui, veikimo charakteristikoms ir tiekimo grandinės rizikai taip, kaip nenurodoma specifikacijų lape.

Kur nikelis atsiranda ličio baterijose

Nikelio vaidmuoličio baterijospirmiausia yra katode. Katodas yra teigiamas elektrodas - komponentas, kuris išleidžia ličio jonus į elektrolitą iškrovimo metu ir priima juos atgal įkrovimo metu.

Dažniausiai komercinėse ličio baterijose naudojamos katodinės chemijos medžiagos yra NMC (ličio nikelio mangano kobalto oksidas) ir NCA (ličio nikelio kobalto aliuminio oksidas). Abiejuose yra daug nikelio. Daug nikelio turintys NMC variantai – pažymėti NMC 811 (80 % nikelio) arba NMC 622 (60 % nikelio) – vis dažniau naudojami naudojant daug energijos naudojančių įrenginių, nes nikelio kiekis koreliuoja su didesniu energijos tankiu katodo lygyje.

Kokybiška ličio polimero UAV baterija, kurioje naudojama daug nikelio turinčio NMC katodo chemija, paprastai turi 30–40 % nikelio pagal katodo svorį. Šis nikelio kiekis yra dalis to, kas įgalina komercinėse LiPo pakuotėse reklamuojamus energijos tankio rodiklius.

DarykKietojo kūno baterijosNaudoti nikelį? Dauguma šiuo metu daro

Štai kur UAV operatoriai dažnai nustemba: dauguma dabartinės kartos kietojo kūno baterijų naudoja tą pačią NMC arba NCA katodo cheminę medžiagą kaip ir įprastos ličio polimerų baterijos. Kietasis elektrolitas pakeičia skystąjį elektrolitą, tačiau katodo medžiaga, įskaitant jame esantį nikelio kiekį, dažnai išlieka nepakitusi pirmosios kartos kietojo kūno projektuose.

Tai prasminga gamybos požiūriu. NMC ir NCA katodai yra gerai apibūdinti, pasiteisinę, turintys nusistovėjusias gamybos tiekimo grandines. Visiškai naujos katodo chemijos sukūrimas kartu su nauja elektrolitų sistema padidina sudėtingumą ir padidina riziką jau taip sudėtingai inžinerinei problemai. Dauguma kietojo kūno baterijų gamintojų, pradedančių komercinę gamybą 2024–2026 m., pirmenybę teikė elektrolitų perėjimui, išlaikydami patikrintas katodines medžiagas.

Praktinė reikšmė: kietojo kūno UAV baterija, naudojanti NMC 811 katodo chemiją, turi panašią nikelio tiekimo grandinę kaip lygiavertė LiPo baterija su tuo pačiu katodu. Kietasis elektrolitas nekeičia nikelio lygties katodo lygyje.

Kur kietojo kūno dizainas gali sumažinti priklausomybę nuo nikelio

Ilgalaikė kietojo kūno baterijų kūrimo trajektorija leidžia sumažinti priklausomybę nuo nikelio, tačiau dabartiniuose gaminiuose tai nėra universali.

Ličio metalo anodo konstrukcija (aprašyta ankstesniame šios serijos straipsnyje) suteikia didesnį energijos tankį iš anodo pusės, o ne reikalauja vis didesnio nikelio kiekio katode. Jei anodas tiekia žymiai daugiau energijos vienam gramui, norint pasiekti tikslines energijos tankio specifikacijas, katodo nereikia stumti iki didžiausio nikelio kiekio.

Kai kurie kietojo kūno baterijų kūrėjai naudoja šį architektūrinį lankstumą, norėdami ištirti mažesnio nikelio katodų chemines medžiagas, įskaitant LFP (ličio geležies fosfato) katodus, kuriuose nėra nikelio ar kobalto, tačiau tradiciškai aukojamas energijos tankis. Suporuoti su kietojo kūno ličio metalo anodu, LFP katodai gali pasiekti konkurencingą energijos tankį ir visiškai pašalinti nikelį ir kobaltą iš katodo.

Tai yra kūrimo stadija, o ne plačiai parduodama UAV baterijų formatais 2026 m., tačiau tai yra tikra vidutinės trukmės trajektorija, kurią turėtų stebėti pirkimų komandos, turinčios ilgą planavimo horizontą.

Ką tai reiškia UAV baterijų įsigijimui

Šiandien, priimant sprendimus dėl viešųjų pirkimų, kietojo kūno baterijų nikelio klausimas yra toks:

Paklauskite gamintojo, kokią katodinę chemiją naudoja jų kietojo kūno akumuliatorius. NMC arba NCA reiškia nikelio poveikį, panašų į didelio našumo LiPo baterijas – su tuo pačiu kainų nepastovumu ir tiekimo grandinės sumetimais. LFP katodas reiškia, kad nėra nikelio, mažesnis energijos tankis daugelyje dabartinių konstrukcijų, bet geresnis sąnaudų stabilumas ir paprastesnė tiekimo grandinė.

Nė vienas nėra visuotinai teisingas. Tinkamas katodo pasirinkimas priklauso nuo to, ar jūsų veikla teikia pirmenybę didžiausiam energijos tankiui, sąnaudų nuspėjamumui ar tiekimo grandinės diversifikavimui.

ZYEBATTERY katodo skaidrumas

ZYEBATTERYpateikia kietojo kūno ličio jonų ir didelio našumo ličio polimerų UAV baterijų katodų cheminius dokumentus, įskaitant informaciją apie nikelio kiekį, susijusią su pirkimų atitiktimi ir tiekimo grandinės deramu patikrinimu. Pirkimo komandoms, kurioms reikia šios informacijos, tai yra dalis to, ką įtraukiame į gaminio dokumentus, o ne tai, ko reikia konkrečiai paprašyti.