Відмінності між ліпо- і напівтвердотільними батареями?

Еволюція потужності дронів: остаточна боротьба між LiPo та напівтвердотілими батареями

Для пілотів безпілотних літальних апаратів тривога щодо дальності польоту та безпека залишаються постійними проблемами. В основі цих проблем лежить джерело живлення дрона.акумулятор. Протягом багатьох років літій-полімерні батареї домінували як у споживчих, так і в промислових дронах. Однак тепер технологія під назвою «напівтвердотільні батареїЦя стаття заглиблюється в порівняльний аналіз обох, виявляючи їхні фундаментальні відмінності та майбутні траєкторії.

I. Літій-полімерні батареї

1. Технічні принципи та характеристики:

Літій-полімерні батареї використовують гелеподібні або твердотільні полімерні електроліти. Серед їхніх основних переваг:

Висока щільність енергії: зберігання значної кількості електроенергії у відносно легкому корпусі

Висока швидкість розряду: забезпечення миттєвих високих струмів для задоволення високих вимог до потужності під час зльоту дрона, підйому та високошвидкісних маневрів.

Настроюваний форм-фактор: полімерний електроліт дозволяє виготовляти елементи тонкої, прямокутної чи іншої форми, оптимізуючи використання нерегулярних внутрішніх просторів у дронах.

2. Обмеження в застосуванні БПЛА:

Незважаючи на розвинену технологію та контрольовану вартість, властиві недоліки акумуляторів LiPo яскраво виявляються у застосуваннях БПЛА:

Питання безпеки: це найбільш критична слабкість LiPo. Легкозаймистий і вибухонебезпечний рідкий органічний електроліт легко викликає температурний витік під час фізичного проколювання, перезарядження або внутрішнього короткого замикання, що призводить до пожежі або вибуху.

Короткий термін служби: високоякісні LiPo батареї зазвичай мають повний цикл роботи приблизно 300-500 циклів, після чого продуктивність значно погіршується.

Погана адаптивність до навколишнього середовища: продуктивність різко падає в умовах низької температури, різко скорочуючи час роботи та вихідну потужність.

II. Розвиток напівтвердотільних батарей

Напівтвердотільні батареї є важливою віхою в розвитку технології твердотільних батарей. Замість того, щоб повністю виключати рідини, вони включають значні тверді компоненти (наприклад, тверді електроліти) всередині електродів або електролітів, зберігаючи частково рідкі електроліти для забезпечення ефективності іонної провідності.

1. Технологічний стрибок і основні переваги:

Значне підвищення внутрішньої безпеки: напівтверда технологія різко знижує вміст легкозаймистих рідких електролітів, істотно знижуючи ризик перегріву. Його тверді компоненти виявляють чудову термічну стабільність, ефективно придушуючи відкрите полум'я та вибухи навіть в умовах проколу. Це революційний прогрес для дронів, де безпека польоту є першорядною.

Прорив у щільності енергії: напівтверді батареї можуть використовувати електродні матеріали більшої ємності, досягаючи теоретичної щільності енергії на 30–50% вищої, ніж еквівалентні LiPo батареї, або навіть більше. Це означає, що дрони можуть літати довше з тією ж вагою.

Довший термін служби: твердотільні електроліти виявляють менше побічних реакцій з матеріалами електродів і пропонують більшу структурну стабільність, що дозволяє їм витримувати більше циклів заряду-розряду. Очікується, що їх термін служби перевищить 1000 циклів, що значно зменшить загальні витрати протягом життєвого циклу.

2. Поточні проблеми в застосуванні дронів:

Висока вартість: нові матеріали та виробничі процеси призводять до значно вищих витрат на виробництво порівняно зі зрілими акумуляторами LiPo.

Потрібна оптимізація вихідної потужності: незважаючи на високу щільність енергії, їх здатність миттєвого розряду при великому струмі (щільність потужності) наразі може трохи поступатися LiPo-батареям вищого рівня конкуренції. Це може бути обмеженням для гоночних безпілотних літальних апаратів, які прагнуть досягти надзвичайної тяги.

Незрілий ланцюжок поставок: потужності масового виробництва, ланцюги поставок і підтримуюча технологія BMS все ще розвиваються, що робить їх менш доступними, ніж акумулятори LiPo.

III. Висновок: співіснування та взаємодоповнюваність обох типів батарей

Присутній: акумулятори LiPo забезпечують чудову економічну ефективність

Протягом наступних 2-3 років акумулятори LiPo залишаться домінуючим вибором для споживчих дронів для аерофотозйомки та гоночних дронів FPV завдяки їх розвиненому ланцюжку постачання та неперевершеній потужності. Для більшості любителів і комерційних користувачів вони й надалі залишатимуться найвигіднішим рішенням.

Майбутнє: технологічна революція напівтвердотільних батарей

Напівтвердотільні батареї спочатку отримають популярність у додатках, що вимагають надзвичайної безпеки, витривалості та довговічності. Приклади:

Логістичні безпілотники: розширений радіус дії забезпечує більші зони покриття однієї доставки, а підвищена безпека дозволяє працювати в густонаселених зонах.

Промислові інспекційні безпілотники: вимоги до тривалих місій і високовартісного обладнання вимагають акумуляторів із винятковою довговічністю та надійністю.

Високоякісні безпілотні літальні апарати для аерофотозйомки та громадської безпеки: підвищена витривалість у повітрі полегшує картографування та пошукові операції на великих територіях.

висновок:

Напівтвердотільні батареївказують на нову еру дронів, які є безпечнішими, довговічнішими та потужнішими. Як пілотам або галузевим користувачам, розуміння цієї трансформації допомагає нам зробити мудріший вибір сьогодні та підготуватися до майбутньої енергетичної революції.