Які проблеми та обмеження використання твердотільних акумуляторів у безпілотниках?

Виклики та обмеження твердотільних акумуляторів у безпілотниках: навігація по дорожніх перешкодах до усиновлення

твердотійний стали перспективною альтернативою літій-іонного (ліф-іонного) акумуляторів для безпілотників, пропонуючи такі переваги, як більша щільність енергії, покращена безпека та краща толерантність до температури. Однак їхній шлях до широкого прийняття в галузі безпілотників перешкоджає наборі технічних, економічних та практичних проблем. Давайте розірвемо ці обмеження і чому вони мають значення для операторів безпілотників, виробників та галузей, що покладаються на безпілотні транспортні засоби (БПЛА).

1. Високі виробничі витрати та обмежена масштабованість

Одним з найбільш значущих бар'єрів для прийняття акумуляторних акумуляторів твердого періоду є вартість. Твердотільна технологія залишається дорогою для виробництва в масштабах, в першу чергу через:

Спеціалізовані матеріали: Багато твердотільних акумуляторів використовують високі компоненти, такі як літієві металеві аноди, керамічні електроліти (наприклад, гранат або сульфід на основі) або надкратну сировину. Ці матеріали цінніші, ніж графітові аноди та рідкі електроліти в ліф-іонних акумуляторах.

Складне виробництво: Виробництво твердотільних батарейних батарей вимагає точних виробничих процесів, таких як осадження тонкого фільму для електролітів або контрольованих середовищ для запобігання забрудненню. Ці кроки є більш трудомісткими та потребують спеціалізованого обладнання, збільшуючи виробничі витрати.

2. Проблеми з циклу та деградації

Безпілотники - це робочі коні - багато щодня працюють, вимагаючи частих циклів зарядки та розряду. Для твердотільних батарейних батарей термін експлуатації циклу (кількість циклів зарядного розряду до того, як потужність знизиться нижче 80%) є критичним обмеженням.

Ця деградація випливає з міжфазної нестабільності між твердим електролітом та електродами. З часом хімічні реакції на цих інтерфейсах утворюють резистивні шари, знижуючи провідність та здатність. Наприклад, літієві металеві аноди (поширені в твердотільних акумуляторах) можуть утворювати дендрити-крихітні, голкоподібні конструкції-що пробивають твердий електроліт, викликаючи короткі схеми або втрату потужності. Хоча керамічні електроліти більш стійкі до дендрити, ніж рідкі, вони не є непроникними, особливо за високими показниками розряду.

3. Механічна крихкість та чутливість до вібрації

Безпілотники працюють у динамічних, часто суворих умовах - вони вібрують під час польоту, витримують удари від пориву вітру або навіть аварії.тверді стани, особливо ті, що використовують керамічні електроліти, механічно крихкі порівняно з гнучкими ліф-іонними акумуляторами в стилі сумки, поширеними в безпілотниках.

4. Обмеження температури та швидкості розряду

У той час як твердотільні батареї працюють краще, ніж лай-іонні батареї в екстремальних температурах, вони не є загальновидивими. Багато твердих електролітів мають вузькі оптимальні температури для провідності.

5. Формовний фактор та виклики інтеграції

Безпілотники поставляються в різноманітних формах і розмірах, від компактних квадрокопрів до БПЛ з фіксованим крилом з тонкими фюзеляжами. Цей сорт вимагає акумуляторів з гнучкими формами форми - паливом, циліндрами або спеціальними формами. Твердотільні батареї, особливо ті, що мають керамічні електроліти, часто жорсткі і важко формуються в нестандартні розміри. Полімерні електроліти пропонують більшу гнучкість, але жертвування провідності, що робить їх непридатними для бездротових безпілотників.

6. Надійність є критичною місією

Терегічні тестування на лабораторії твердотільних акумуляторів можуть досягти 90 хвилин часу польоту в контрольованих умовах, але при використанні в реальному світі-із стійкістю до вітру, змінами корисного навантаження або температурними перепадами-актуальний час польоту може знизитися на 20–30%. Ця непередбачуваність робить такі галузі, як логістика чи служби надзвичайних ситуацій, не вагається з прийняттям SSB.

Висновок: прогрес, але не досконалість

Твердотільні батареї мають величезну обіцянку для безпілотників, але їх поточні обмеження-вартість, термін експлуатації, крихкість та інтеграція-викликають їх від витіснення лай-іонних акумуляторів протягом ночі. Ці перешкоди переоцінюються: прогрес в хімії електролітів (наприклад, гібридні керамічні полімерні електроліти), масштабоване виробництво та стійкі до дендриту конструкції вже вирішують ключові проблеми.

Поки що, тверді станиНайкраще підходить для застосувань нішевих безпілотників, де їх сильні сторони (безпека, висока енергетична щільність) переважають свої витрати-такі як військові БПЛА або промислові інспекції високого класу. Оскільки технологія дозріває, однак, ми можемо очікувати, що акумулятори твердотільного стану поступово (проникають) на ринок безпілотників, розблокуючи нові можливості для часу польоту та універсальності. До цього часу Лі-іон залишається прагматичним вибором для більшості операторів безпілотників.

Для отримання додаткової інформації проТверезенна акумуляторна акумулятор високої енергіїі наш асортимент високоефективних рішень для зберігання енергії, будь ласка, не соромтеся зв’язатися з нами за адресоюcoco@zyepower.com. Наша команда експертів готова допомогти вам знайти ідеальне рішення для акумулятора для ваших потреб.