Како работат батериите со литиум со цврста состојба на дрон?

Иако традиционалните батерии на литиум полимер (LIPO) станаа мејнстрим, нивната безбедност и енергетска густина на тесните грла стануваат се повеќе истакнати. За разлика од традиционалните литиум-јонски батерии кои се потпираат на течни електролити, батериите со цврста состојба прифаќаат сосема поинаков пристап. Овој иновативен дизајн се очекува да понуди поголема густина на енергија, поголема безбедност и подолг животен век.

Батериите со цврста состојба се движат од лабораторијата во првите редови на апликациите. Па, како точно работи оваа високо очекувана технологија? Како ќе ја промени иднината на беспилотните летала?

Работниот процес на батерии со цврста состојба е макроскопски сличен на оној на литиум-полимерните батерии, сè уште вклучува миграција на литиумските јони помеѓу позитивните и негативните електроди. Сепак, методите за имплементација на микро ниво донесуваат свет на разлика.

Цврсти електролити: Тие обично се изработени од специјални цврсти материјали како што се керамика, сулфиди или полимери. Овие материјали имаат екстремно висока јонска спроводливост, дозволувајќи им на литиумските јони да поминат брзо, а исто така да ги изолираат електроните, совршено комбинирајќи ги двете главни функции на спроводливост и изолација.

Електрода со висок капацитет

Иновации на аноди: Еден од највозбудливите потенцијали на батерии со цврста состојба е можноста директно да се користи литиум метал како анода. Ова е затоа што цврстиот електролит може ефикасно да го инхибира растот на литиум дендритите, а навлегувањето на дендритите преку сепараторот е главната причина за кратки кола и пожари во течни батерии.

Позитивна надградба на електродата: Со комбинирање на високо-напонски и високо-капацитет позитивни електрода материјали (како што се високо-никелски тернарни, литиум богати со литиум, или дури и сулфур позитивни електроди), енергетскиот потенцијал на целиот систем на батерии може да биде целосно искористен.

Процес на работа

Кога батеријата е наполнета или испуштена, литиумските јони (LI⁺) се движат напред и назад помеѓу позитивните и негативните електроди под влијание на електрично поле преку цврстиот електролит, кој служи како цврст „мост“. Електроните (E⁻) течат низ надворешното коло, а со тоа формираат електрична струја за напојување на беспилотното воздушно возило.

Во дизајнот на батеријата со цврста состојба, што може да ги замени течните електролити?

Кај традиционалните литиум-јонски батерии, течниот електролит служи како медиум за размножување на јони помеѓу анодата и катодата за време на циклусите на полнење и празнење. Сепак, дизајнот на батеријата со цврста состојба ја заменува оваа течност со цврсти материјали кои ја извршуваат истата функција. Овој цврст електролит може да се направи од разни материјали, вклучувајќи керамика, полимери или сулфиди.

Изборот на цврсти електролитни материјали е од витално значење бидејќи директно влијае на перформансите, безбедноста и производство на батеријата.

Полимерните електролити се изработени од органски материјали и имаат серија на различни предности:

1. Флексибилност: Тие можат да се прилагодат на промените во јачината на звукот на електродите за време на процесот на велосипедизам.

2. Лесно за производство: Полимерните електролити можат да се обработат со употреба на поедноставни и поекономични методи.

3. Подобрен интерфејс: Тие обично формираат подобар интерфејс со електродата, со што се намалува отпорот.

Еден од клучните предизвици во дизајнот на батеријата со цврста состојба, без оглед на видот на користениот цврст електролит, е да се оптимизира интерфејсот помеѓу електролитот и електродата. За разлика од течните електролити кои се лесни за придржување кон површините на електродата, цврстите електролити треба да бидат внимателно дизајнирани за да обезбедат добар контакт и ефикасен јонски трансфер.

Истражувачите истражуваат различни стратегии за подобрување на овие интерфејси, вклучително и:

1. Површинска облога: Нанесете тенка обвивка на електродата или електролитот за подобрување на компатибилноста и јонскиот пренос.

2. Наноструктурирани интерфејси: Создадете карактеристики на нано -скала на интерфејсите за да ја зголемат површината и да ја подобрат јонската размена.

3.

Заклучок:

Работниот принцип на батерии со цврста состојба не е само едноставна замена на материјалот, туку е парадигма револуција која се префрла од течна јонска миграција во јонска спроводливост на цврста состојба. Обезбедува енергија посигурно и поефикасно преку цврстиот „мост со цврста состојба“. За беспилотните летала, ова не е само за замена на батерија; Тоа означува почеток на сосема нова ера на летот.

Зибатерија отсекогаш била фокусирана на врвни енергетски технологии. Ние внимателно го следиме развојот на технологии од следната генерација, како што се батерии со цврста состојба и сме посветени на обезбедување на пазарот со побезбедни и помоќни решенија за беспилотно летало во иднина, помагајќи им на нашите клиенти да летаат повисоко, подалеку и побезбедно.