Кои материјали се во батеријата на дрон во цврста состојба? Практичен дефект

Ако сте длабоко навлезени во FPV беспилотни летала или комерцијални операции со беспилотни летала, сте слушнале зуи: батериите за беспилотни летала со цврста состојба се иднината. Ветувајќи поголема безбедност, подолг животен век и поголема густина на енергија, тие звучат како менувач на играта. Но, од што точно се направени? Како тие се разликуваат од обичните литиум полимерни (LiPo) батерии што ги користиме денес?

Ајде да ги разложиме клучните материјали во батеријата со цврста состојба и зошто тие се важни за перформансите на вашиот дрон.

Суштинската разлика:Цврста наспроти течна

Прво, брз прајмер. Стандардна LiPo батерија има течен или електролит сличен на гел. Овој запалив електролит е примарен извор на ризик (размислете оток, пожари). Батеријата со цврста состојба, како што вика името, користи цврст електролит. Оваа единствена промена предизвикува каскада од материјални иновации.

Клучни материјални компоненти на aБатерија за дрон со цврста состојба

1. Цврстиот електролит (Срцето на иновацијата)

Ова е дефинирачкиот материјал. Мора добро да спроведе литиумски јони додека е електронски изолатор. Вообичаените типови што се истражуваат вклучуваат:

Керамика: Материјали како LLZO (литиум лантан циркониум оксид). Тие нудат висока јонска спроводливост и одлична стабилност, што ги прави многу безбедни од термички бегство - огромен плус за батериите на дронови кои можат да доживеат оштетување од пад.

Цврсти полимери: Размислете за напредни верзии на материјали што се користат во некои постоечки батерии. Тие се пофлексибилни и полесни за производство, но честопати треба да работат на потопли температури.

Очила на база на сулфид: Тие имаат фантастична јонска спроводливост, ривали на течни електролити. Сепак, тие можат да бидат чувствителни на влага за време на производството.

За пилотите: Цврстиот електролит е причината зошто овие батерии се инхерентно побезбедни и потенцијално можат да се справат со побрзо полнење без ризиците поврзани со течните електролити.

2. Електроди (анодна и катода)

Материјалите овде може да се туркаат понатаму бидејќи цврстиот електролит е постабилен.

Анода (негативна електрода): Истражувачите можат да користат метален литиум. Ова е огромна работа. Во денешните LiPos, анодата е типично графит. Користењето на чист литиум метал може драматично да ја зголеми густината на енергијата на батеријата на дрон со цврста состојба - што значи повеќе време на лет за иста тежина или иста моќност во помал, полесен пакет.

Катода (позитивна електрода): Ова може да биде слично на денешните батерии со високи перформанси (на пример, NMC - литиум никел манган кобалт оксид), но оптимизирано за ефикасно да работи со интерфејсот со цврст електролит.

За пилотите: Литиумската метална анода е тајниот сос за ветените наслови „2x време на лет“. Полесните пакувања со енергетска густина би можеле да го револуционизираат дизајнот на дронови.

3. Слоеви на интерфејс и напредни композити

Ова е инженерски предизвик. Тешко е да се добие совршен, стабилен интерфејс помеѓу кршливиот цврст електролит и електродите. Науката за материјали овде вклучува:

Заштитни облоги: Ултра тенки слоеви нанесени на електродите за да се спречат несакани реакции.

Композитни електролити: Понекогаш се користи мешавина од керамички и полимерни материјали за да се балансира спроводливоста, флексибилноста и леснотијата на производство.

Зошто овие материјали се важни за вашиот дрон?

Кога ќе ги видите апликациите „батерија во цврста состојба за беспилотни летала“, изборот на материјал директно се преведува на придобивките на корисниците:

Безбедноста на прво место: Нема запалива течност = драматично намален ризик од пожар. Ова е критично за комерцијалните операции и за секој што превезува батерии.

Поголема енергетска густина: клучот е материјалот од литиум метална анодна. Очекувајте потенцијално подолго време на летот или полесни пловни објекти.

Подолг циклус: Цврстите електролити често се хемиски постабилни, што може да значи дека батериите траат уште стотици циклуси на полнење пред да се разградат.

Потенцијал за побрз полнење: Материјалите, теоретски, можат да поддржат многу побрз трансфер на јони без проблеми со облогата и дендритите што ги мачат течните LiPos.

Тековната состојба на игра

Важно е да се биде реален. Додека материјалите во батериите во цврста состојба се добро разбрани во лабораториите, нивното масовно производство по цена и размер погодна за индустријата за дронови сè уште е во тек. Предизвиците се усовршување на интерфејсите и производните процеси.

Вистинабатерии за беспилотни летала со цврста состојбапретежно се во фаза на прототипирање и тестирање. Кога ќе се појават на пазарот, најверојатно прво ќе се појават во високи комерцијални и деловни апликации.

Заклучок

Материјалите во цврстата батерија - цврстиот керамички или полимерен електролит, литиумската метална анода и напредните композитни интерфејси - се дизајнирани да ги решат основните ограничувања на денешните LiPos. Тие ветуваат иднина со побезбедни, подолготрајни и помоќни летови.

Како пилот или оператор на дрон, клучот е да се остане информиран за овие достигнувања. Преминот кон технологијата со цврста состојба нема да се случи преку ноќ, но разбирањето на науката за материјали зад неа ќе ви помогне да ја намалите возбудата и да ги предвидите придобивките од реалниот свет од перформансите на хоризонтот.