Како работи батеријата во цврста состојба?

Како АБатерија со цврста состојбаРабота? Едноставно објаснување за операторите на UAV

Разбирање како Абатерија со цврста состојбаработи не бара диплома по хемија. Потребно е да се разбере 1 клучна разлика од батериите со кои веќе сте запознаени - и потоа да се следи логиката за тоа што се менува таа разлика.

Еве го најјасното објаснување за работата на батериите во цврста состојба, напишано за луѓе кои летаат со беспилотни летала, а не за луѓе кои ги градат.

Започнете со она што го прави секоја батерија

Секоја батерија - батерија на телефонот,батерија на дрон, автомобилска батерија — ја врши истата основна работа. Ја складира хемиската енергија и ја претвора во електрична енергија по потреба.

Во секоја литиумска батерија има 3 основни компоненти: позитивна електрода наречена катода, негативна електрода наречена анода и среден слој наречен електролит што се наоѓа меѓу нив. За време на полнењето, јоните на литиум се движат од катодата, преку електролитот и во анодата - складирајќи енергија во тој распоред. За време на празнењето, тие јони се движат назад во спротивна насока, а енергијата ослободена во тоа движење ги напојува моторите на дронот.

Работата на електролитот е специфична: нека минуваат јони на литиум, но ги блокираат електроните. Електроните треба да патуваат низ надворешното коло - преку контролорите на моторот, моторите и електрониката на летот - на кој начин тие вршат корисна работа. Ако електроните би можеле директно да го преминат електролитот, батеријата веднаш би се скратила.

Што ја прави цврстата состојба различна

Во конвенционалните литиум полимерни батерии, електролитот е течност или гел - конкретно, органски растворувач кој содржи растворени соли на литиум. Добро функционира. Исто така е запалив, чувствителен на температура и се разградува со текот на времето преку хемиски реакции со површините на електродите.

Батеријата во цврста состојба ја заменува таа течност со цврст материјал. Цврстиот електролит сè уште ја врши истата работа - дозволувајќи им на јоните на литиум да поминат додека ги блокираат електроните - но тоа го прави преку фундаментално различен физички механизам.

Наместо јоните да се движат низ течноста, тие се движат низ кристална или аморфна цврста структура, скокајќи помеѓу местата што спроведуваат јони во материјалот. Во зависност од хемијата на електролитот, тие цврсти материјали може да бидат керамика (како LLZO - литиум лантан циркониум оксид), полимери или сулфидни соединенија. Секој од нив има различна јонска спроводливост, температурни перформанси и карактеристики на производство.

Што се менува кај перформансите

Бидејќи електролитот сега е цврст, неколку работи се менуваат истовремено:

Ризикот од пожар значително се намалува. Органскиот растворувач што ги прави течните електролити запаливи не е присутен. Нема што да се запали во термалната секвенца што предизвикува палење на литиумските батерии. Механички оштетената цврста ќелија ја губи функцијата наместо да стане опасност од пожар.

Ќелијата може да прими литиумска метална анода. Во батериите со течен електролит, литиумските метални аноди предизвикуваат раст на дендритите - метални филаменти кои на крајот ја поврзуваат ќелијата. Цврстите електролити се доволно густи за физички да ја блокираат пенетрацијата на дендритите, што ги прави одржливи аноди на литиум метал. Литиумскиот метал складира приближно 10 пати повеќе енергија по грам од графитните аноди што се користат во конвенционалните батерии - што е извор на предностите на густината на енергијата на батеријата во цврста состојба.

Деградацијата се забавува. Течните електролити постепено реагираат со површините на електродите во текот на стотици циклуси на полнење, формирајќи слоеви кои го зголемуваат внатрешниот отпор и го намалуваат капацитетот. Цврстите електролити се хемиски постабилни, реагирајќи побавно со материјалите од електродата. Таа стабилност е причината зошто батериите во цврста состојба покажуваат подолг животен век при споредливи работни услови.

Што не се смени

Основната операција - јони на литиум кои се движат напред-назад помеѓу катодата и анодата низ електролит - е идентична со секоја литиумска батерија што сте ја користеле претходно. Опсегот на напон е сличен. Процесот на полнење и празнење ги следи истите принципи. На батеријата сè уште и треба систем за управување со батеријата за следење на напонот на ќелијата, управување со балансирањето и заштита од услови на злоупотреба.

Цврстата состојба не е различен тип на складирање енергија. Тој е ист тип, со 1 компонента - електролитот - редизајниран на начин што ги отстранува најзначајните ограничувања на конвенционалната хемија на литиумските батерии.

Цврста состојба UAV батерии на ZYEBATTERY

ZYEBATTERYразвива литиум-јонски батерии во цврста состојба и литиум полимер UAV батерии со високи перформанси за комерцијални апликации за беспилотни летала. Разбирањето како функционира технологијата е почетна точка за разбирање зошто карактеристиките на изведбата се разликуваат - и за донесување одлуки за батеријата врз основа на вистинско разбирање, а не само на броеви на спецификациски листи.