Як працюють літієві акумулятори з твердотільними дронами?

Незважаючи на те, що традиційні батареї літієвого полімеру (ліпо) стали основними, їхні місця безпеки та щільності енергії стають все більш помітними. На відміну від традиційних літій-іонних акумуляторів, які покладаються на рідкі електроліти, твердотільні батареї приймають зовсім інший підхід. Очікується, що ця інноваційна конструкція запропонує більш високу щільність енергії, більшу безпеку та довший термін служби.

Твердотільні батареї переходять з лабораторії на перший план застосувань. Отже, як саме працює ця довгоочікувана технологія? Як це змінить майбутнє безпілотників?

Робочий процес твердотільних акумуляторів макроскопічно аналогічний процесом літієво-полімерних акумуляторів, що все ще включає міграцію іонів літію між позитивними та негативними електродами. Однак методи впровадження на мікрорівні спричиняють світ різниці.

Тверді електроліти: вони зазвичай виготовляються з спеціальних твердих матеріалів, таких як кераміка, сульфіди або полімери. Ці матеріали мають надзвичайно високу іонну провідність, що дозволяє іонам літію швидко проходити, а також ізолюючі електрони, ідеально поєднуючи дві основні функції провідності та ізоляції.

Електрод високої ємності

Анодна інновація: Одним із найбільш захоплюючих потенціалів твердотільних акумуляторів є можливість безпосередньо використовувати літієвий метал як анод. Це пояснюється тим, що твердий електроліт може ефективно інгібувати ріст літієвих дендритів, а проникнення дендрити через сепаратор є основною причиною коротких ланцюгів та пожеж у рідких акумуляторах.

Позитивне оновлення електродів: Поєднуючи позитивні електроди з високою напругою та високопостачання (наприклад, високотебильні потрійні, багаті літію марганцеві або навіть позитивні електроди сірки), енергетичний потенціал всієї акумуляторної системи може бути повністю використаний.

Робочий процес

Коли акумулятор заряджається або розряджається, літієві іони (li⁺) рухаються вперед і назад між позитивними та негативними електродами під впливом електричного поля через твердий електроліт, який служить твердим "мостом". Електрони (E⁻) протікають через зовнішній ланцюг, тим самим утворюючи електричний струм для живлення безпілотного повітряного транспортного засобу.

У конструкції акумуляторів твердотільного стану може замінити рідкі електроліти?

У традиційних літій-іонних акумуляторах рідкий електроліт служить середовищем для поширення іонів між анодом та катодом під час циклів зарядки та розряду. Однак конструкція акумуляторів твердого тіла замінює цю рідину твердими матеріалами, які виконують однакову функцію. Цей твердий електроліт може бути виготовлений з різних матеріалів, включаючи кераміку, полімери або сульфіди.

Вибір твердих електролітних матеріалів має життєво важливе значення, оскільки він безпосередньо впливає на продуктивність, безпеку та виробництво акумулятора.

Полімерні електроліти виготовлені з органічних матеріалів і мають ряд різних переваг:

1. Гнучкість: Вони можуть адаптуватися до змін обсягу електродів під час процесу їзди.

2. Легко у виробництві: Полімерні електроліти можна обробити за допомогою простіших та більш економічних методів.

3. Покращений інтерфейс: вони зазвичай утворюють кращий інтерфейс з електродом, тим самим зменшуючи опір.

Однією з ключових проблем у твердій конструкції акумулятора, незалежно від типу використовуваного суцільного електроліту, є оптимізація інтерфейсу між електролітом та електродом. На відміну від рідких електролітів, які легко дотримуватися електродних поверхонь, суцільні електроліти повинні бути ретельно розроблені для забезпечення хорошого контакту та ефективної передачі іонів.

Дослідники вивчають різні стратегії вдосконалення цих інтерфейсів, включаючи:

1. Поверхневе покриття: Нанесіть тонке покриття на електрод або електроліт для підвищення сумісності та передачі іонів.

2. Наноструктуровані інтерфейси: Створіть нанорозмірні особливості на інтерфейсах для збільшення площі поверхні та поліпшення обміну іонами.

3. Збірка, що підтримує тиск: під час процесу складання акумулятора використовується керований тиск, щоб забезпечити хороший контакт між компонентами.

Висновок:

Принцип роботи твердотільних акумуляторів-це не просто проста заміна матеріалу, а скоріше революція парадигми, яка зміщується від міграції рідких іонів до твердотільної провідності іонів. Він забезпечує енергію більш безпечно та ефективно через міцний "твердий іонний міст". Для безпілотників це не просто про заміну акумулятора; Це знаменує початок абсолютно нової ери польоту.

Zyebattery завжди був зосереджений на передових енергетичних технологіях. Ми уважно стежимо за розробкою технологій нового покоління, таких як твердотільні батареї, і прагнемо забезпечити ринок безпечнішими та потужнішими рішеннями безпілотників у майбутньому, допомагаючи нашим клієнтам літати вище, далі та безпечніше.