Зошто батериите во цврста состојба се важни за дронови?

Батерии во цврста состојба: неспоредлив животен век - еве зошто е важно

Бидејќи беспилотните летала, соларните системи и преносната технологија бараат сигурно складирање на енергија, батериите во цврста состојба се појавија како решение за најголемиот недостаток на литиум-јоните: краткиот животен век. Исфрлањето на течните електролити за цврсти материјали (керамика, полимери, стакло) обезбедува не само безбедност - туку долговечност што ги трансформира трошоците и доверливоста. Колку долго траат? Што ги прави издржливи? И зошто треба да се грижиш? Ајде да пресечеме во потера.

Создаден за долговечност: Предност на дизајнот

Батерии во цврста состојбаго надминуваат литиум-јонот бидејќи се конструирани да избегнуваат деградација:

Нема распаѓање на течен електролит: Течното јадро на литиум-јонот реагира со електроди, формирајќи дендрити кои го убиваат капацитетот. Цврстите електролити го елиминираат ова, забавувајќи бледнее за 70%+.

Отпорност на температурата: Се справува со -20°C до 60°C (-4°F до 140°F) без значително оштетување - литиум-јонот губи 20% капацитет годишно при екстремна топлина; цврстата состојба губи <5%.

Поголема густина на енергија: поголема моќност во помалото пакување го намалува стресот на внатрешните компоненти, продолжувајќи го животниот век на циклусот.

Два фактори за создавање или прекин за животен век

Додека дизајнот дава прв почеток, овие два фактори ја одредуваат издржливоста во реалниот свет:

1. Температура: Цврста, но не и неуништлива

Батерија во цврста состојбаго надминува литиум-јонот во екстремни температури, но продолжената изложеност на >60°C или < -20°C сè уште ги разградува материјалите. корисниците имаат корист од едноставните навики (паркирајте ЕВ во сенка, изолирајте го складиштето надвор од мрежата) за да додадат 3-5 години живот.

2. Прецизност на производството: Нема кратенки за издржливост

На батериите во цврста состојба им треба беспрекорно склопување - дури и мала пукнатина на електролит создава точка на неуспех. Победници: Брендовите кои користат ласерски водени склопови, автоматизирани проверки на квалитетот и материјали со висока чистота (на пр., Toyota, QuantumScape) произведуваат батерии кои достигнуваат 3.000 поединечни изборни циклуси за производителите што може да се купат. 5+ години животен век.

Цврста состојба наспроти литиум-јон: јазот на животниот век

Кога станува збор за долговечноста, батериите во цврста состојба ги надминуваат литиум-јонските ќелии со голема разлика. Еве како тие се собираат во реалниот свет:

Циклус: „Циклус“ е едно целосно полнење и празнење. Литиум-јонските батерии обично почнуваат да покажуваат значително избледување на капацитетот (се намалува до 80% од оригиналниот капацитет) по 500-1.500 циклуси. Батерии во цврста состојба? Тие лесно можат да го удвојат или трипати тој број, со лабораториски прототипови кои веќе надминуваат 3.000 циклуси. За возач на ЕВ што се полни секојдневно, тоа значи дека литиум-јонската батерија можеби ќе треба да се замени по 3-5 години, додека батеријата во цврста состојба може да трае 10-15 години.

Стапка на деградација: литиум-јонските батерии постојано го губат капацитетот со текот на времето, дури и кога не се користат, поради распаѓање на електролитот. Батериите во цврста состојба се деградираат со мал дел од таа брзина - некои задржуваат 90% од нивниот оригинален капацитет по 10 години употреба.

Отпорност на температурата: Како што споменавме, батериите во цврста состојба се држат подобро при екстремни температури. Литиум-јонската батерија оставена во врел автомобил може да изгуби 20% од својот капацитет во текот на една година; батерија со цврста состојба во исти услови може да изгуби помалку од 5%.

Зошто животниот век е важен за обновливите извори на енергија

За системи за обновливи извори на енергија - како соларни фарми или турбини на ветер - животниот век на батериите е значаен за исплатливост. Овие системи треба сигурно да складираат енергија со децении за да ја надоместат почетната инвестиција. Батериите во цврста состојба овде ја менуваат играта:

Тие ја елиминираат потребата за честа замена на батериите (голем трошок со литиум-јонските системи).

Нивната температурна отпорност ги прави идеални за сурови средини - од пустински соларни фарми до крајбрежни турбини на ветер.

Нивната бавна деградација значи конзистентно производство на енергија со текот на времето, што ја прави обновливата енергија попредвидлива и посигурна.

Замислете рурална заедница напојувана од соларен систем за складирање: со цврста батерија, тие би можеле да поминат 15 години без да ја заменат компонентата за складирање, да ги намалат трошоците за одржување и да обезбедат постојана енергија со години.

Иднината: Да се ​​направат батериите во цврста состојба да траат уште подолго

Батериите во цврста состојба се веќе импресивни, но истражувачите и производителите го туркаат нивниот животен век уште повеќе. Еве што е на хоризонтот:

Материјални иновации

Научниците експериментираат со нови цврсти електролитни материјали - како сулфид и соединенија базирани на оксид - кои нудат подобра спроводливост и отпорност на деградација. Некои тимови, исто така, развиваат „само-лекувачки“ електролити кои ги поправаат ситните дефекти со текот на времето, спречувајќи предвремен дефект.

Зголемено, попаметно производство

Како што расте побарувачката за цврсти батерии, производителите го зголемуваат производството додека ги рафинираат процесите. Ова значи помали трошоци (што ја прави технологијата подостапна) и уште построга контрола на квалитетот. Компаниите како Toyota, QuantumScape и Solid Power инвестираат милијарди во производствени капацитети кои можат да градат батерии во цврста состојба на размер без да ја жртвуваат прецизноста.

Политика и поддршка за инвестиции

Владите и приватните инвеститори вложуваат пари во истражување на батерии во цврста состојба. Од даночни стимулации за производителите до грантови за откритија во материјалната наука, оваа поддршка ги забрзува иновациите. Регулаторните турканици за почиста енергија (како построгите стандарди за емисии на ЕВ) исто така ги поттикнуваат компаниите да им дадат приоритет на подолготрајните, поодржливи батерии.

Конечна пресуда: Солидна состојба = долговечност + вредност

Циклус: „Циклус“ е едно целосно полнење и празнење. Литиум-јонските батерии обично почнуваат да покажуваат значително избледување на капацитетот (се намалува до 80% од оригиналниот капацитет) по 500-1.500 циклуси. Батерии во цврста состојба? Тие лесно можат да го удвојат или трипати тој број, со лабораториски прототипови кои веќе надминуваат 3.000 циклуси. За возач на ЕВ што се полни секојдневно, тоа значи дека литиум-јонската батерија можеби ќе треба да се замени по 3-5 години, додека батеријата во цврста состојба може да трае 10-15 години.

Иднината на складирањето енергија не е само поефикасна - таа е изградена да трае. И тоа е победа за вашиот паричник и за планетата.