Kaip veikia kietojo kūno baterija?

Kaip veikia aKietojo kūno baterijaDirbti? Paprastas paaiškinimas UAV operatoriams

Suprasdamas, kaip akietojo kūno baterijadarbams atlikti nereikia chemijos išsilavinimo. Reikia suprasti 1 pagrindinį skirtumą nuo baterijų, su kuriomis jau žinote, ir vadovautis logika, ką šis skirtumas keičia.

Štai aiškiausias kietojo kūno akumuliatoriaus veikimo paaiškinimas, skirtas žmonėms, kurie skraido dronus, o ne juos kuria.

Pradėkite nuo to, ką veikia kiekviena baterija

Kiekviena baterija - telefono baterija,drono baterija, automobilio akumuliatorius – atlieka tą patį pagrindinį darbą. Jis kaupia cheminę energiją ir pagal poreikį paverčia ją elektros energija.

Kiekvienoje ličio baterijoje yra 3 esminiai komponentai: teigiamas elektrodas, vadinamas katodu, neigiamas elektrodas, vadinamas anodu, ir vidurinis sluoksnis, vadinamas elektrolitu, kuris yra tarp jų. Įkrovimo metu ličio jonai juda iš katodo, per elektrolitą ir į anodą, kaupdami energiją tokiu būdu. Iškrovimo metu tie jonai juda atgal priešinga kryptimi, o to judėjimo metu išsiskirianti energija maitina drono variklius.

Elektrolito darbas yra specifinis: leisti ličio jonams praeiti, bet blokuoti elektronus. Elektronai turi keliauti per išorinę grandinę – per variklio valdiklius, variklius ir skrydžio elektroniką – taip jie atlieka naudingą darbą. Jei elektronai galėtų tiesiogiai kirsti elektrolitą, akumuliatorius iš karto susijungtų.

Kuo kietoji būsena skiriasi

Įprastose ličio polimerų baterijose elektrolitas yra skystis arba gelis – konkrečiai organinis tirpiklis, kuriame yra ištirpusių ličio druskų. Tai gerai veikia. Jis taip pat yra degus, jautrus temperatūrai ir laikui bėgant suyra dėl cheminių reakcijų su elektrodų paviršiais.

Kietojo kūno baterija pakeičia tą skystį kieta medžiaga. Kietasis elektrolitas vis dar atlieka lygiai tą patį darbą – leidžia ličio jonams prasiskverbti ir blokuoja elektronus – tačiau tai daro iš esmės kitokiu fiziniu mechanizmu.

Vietoj to, kad jonai dreifuotų per skystį, jie juda per kristalinę arba amorfinę kietą struktūrą, šokinėdami tarp jonams laidžių vietų medžiagoje. Priklausomai nuo elektrolito chemijos, šios kietosios medžiagos gali būti keramika (pvz., LLZO – ličio lantano cirkonio oksidas), polimerai arba sulfidiniai junginiai. Kiekvienas iš jų turi skirtingą jonų laidumą, temperatūros našumą ir gamybos charakteristikas.

Kas keičiasi dėl našumo

Kadangi elektrolitas dabar yra kietas, vienu metu keičiasi keli dalykai:

Gaisro rizika žymiai sumažėja. Organinio tirpiklio, dėl kurio skysti elektrolitai tampa degūs, nėra. Nėra ko užsidegti dėl šiluminio pabėgimo, kuris sukelia ličio baterijų gaisrą. Mechaniškai pažeista kietojo kūno ląstelė praranda savo funkciją, o ne tampa gaisro pavojumi.

Ląstelėje gali tilpti ličio metalo anodas. Skysčio elektrolito baterijose ličio metalo anodai sukelia dendrito augimą – metalinius siūlus, kurie ilgainiui sujungia elementą. Kietieji elektrolitai yra pakankamai tankūs, kad fiziškai blokuotų dendrito įsiskverbimą, todėl ličio metalo anodai yra gyvybingi. Ličio metalas sukaupia maždaug 10 kartų daugiau energijos viename grame nei grafito anodai, naudojami įprastose baterijose – tai yra kietojo kūno akumuliatoriaus energijos tankio pranašumų šaltinis.

Degradacija sulėtėja. Skysti elektrolitai palaipsniui reaguoja su elektrodų paviršiais per šimtus įkrovimo ciklų, sudarydami sluoksnius, kurie padidina vidinę varžą ir sumažina talpą. Kietieji elektrolitai yra chemiškai stabilesni, lėčiau reaguoja su elektrodų medžiagomis. Dėl šio stabilumo kietojo kūno baterijos pasižymi ilgesniu ciklu panašiomis eksploatavimo sąlygomis.

Kas nepasikeitė

Pagrindinė operacija – ličio jonai, judantys pirmyn ir atgal tarp katodo ir anodo per elektrolitą – yra identiški kiekvienos ličio baterijos, kurią naudojote anksčiau. Įtampos diapazonas yra panašus. Įkrovimo ir iškrovimo procesas vyksta pagal tuos pačius principus. Akumuliatoriui vis tiek reikia akumuliatoriaus valdymo sistemos, kad būtų galima stebėti elementų įtampą, valdyti balansavimą ir apsaugoti nuo piktnaudžiavimo sąlygų.

Kietoji kūno dalis nėra kitoks energijos kaupimo tipas. Tai to paties tipo, 1 komponentas – elektrolitas – perkurtas taip, kad būtų pašalinti svarbiausi įprastinių ličio baterijų chemijos apribojimai.

ZYEBATTERY kietojo kūno UAV baterijos

ZYEBATTERYkuria kietojo kūno ličio jonų ir didelio našumo ličio polimerų UAV baterijas komerciniams dronams. Supratimas, kaip veikia technologija, yra atspirties taškas norint suprasti, kodėl skiriasi veikimo charakteristikos, ir priimti sprendimus dėl akumuliatoriaus, pagrįstą realiu supratimu, o ne vien specifikacijų lapų numeriais.