Чи використовують твердотільні батареї графіт?

Чи використовують твердотільні батареї графіт?

Відповідь залежить — і це важливо дляПродуктивність БПЛА

Більшість людей, які задають це питання, намагаються зрозуміти, що насправді всередині твердотільного акумулятора на відміну від звичайного. Це розумно хотіти знати, особливо якщо ви приймаєте рішення про закупівлю на основі заяв про продуктивність, які посилаються на щільність енергії, життєвий цикл або здатність заряджати.

Пряма відповідь: деякітвердотільні батареївикористовують графітові аноди, а деякі ні. Те, який тип ви розглядаєте, суттєво впливає на переваги продуктивності, які ви можете очікувати — і розуміння різниці допомагає прорізати маркетингову мову, яка часто приховує те, що ви насправді купуєте.

Чому графіт важливий у звичайних літієвих батареях

У стандартних літій-полімерних та літій-іонних батареях графіт є анодним матеріалом за умовчанням. Іони літію проникають у структуру графіту під час заряджання — фактично прослизаючи між шарами атомів вуглецю — і вивільняються назад під час розряду. Графіт поширений у великій кількості, він відносно недорогий, добре охарактеризований і протягом 30 років є промисловим стандартним анодним матеріалом.

Обмеженням графіту є стеля накопичення енергії. Кожна графітова одиниця може вмістити лише фіксовану кількість іонів літію на основі своєї кристалічної структури. Це обмеження встановлює максимальну щільність енергії будь-якої батареї з графітовими анодами — приблизно від 200 до 260 Вт·год/кг на рівні упаковки для якісних літій-полімерних батарей, які зараз виробляються.

Твердий стан першого покоління: все ще присутні графітові аноди

Перший комерційно життєздатнийтвердотільні батареї— включаючи багато доступних на даний момент твердотільних батарей БПЛА — збережіть графітові аноди та замініть лише електроліт. Рідкий органічний електроліт замінений на твердий матеріал, але архітектура електрода залишається впізнаваною.

Цей підхід практичний, оскільки дозволяє виробникам адаптувати існуючі процеси виробництва електродів, а не розробляти абсолютно нові. Твердий електроліт, як і раніше, забезпечує значну безпеку та покращує термін служби порівняно з еквівалентами рідкого електроліту — усуває ризик перегріву від легкозаймистого рідкого електроліту та зменшує утворення SEI, який з часом руйнує графітові аноди в LiPo елементах.

Чого ця конструкція не забезпечує, так це переваги максимальної щільності енергії, пов’язані з твердотільною технологією. Завдяки графітовим анодам стеля накопичувача енергії схожа на звичайні літій-іонні батареї. Поліпшення щільності енергії на рівні упаковки відбувається в основному за рахунок зменшення ваги електроліту та більш щільного пакування, а не принципово більшої ємності анода.

Твердий стан наступного покоління: металеві літієві аноди без графіту

Версія технології твердотільного акумулятора, яка забезпечує показники щільності енергії, які з’являються в галузевих заголовках, повністю замінює графіт літієвими анодами.

Металевий літій зберігає приблизно в 10 разів більше енергії на грам, ніж графіт. Батарея з металевим літієвим анодом замість графітового анода теоретично може досягти значно вищої щільності енергії — саме звідки походять цифри від 350 до 400+ Вт·год/кг для вдосконалених твердотільних батарей.

Для цієї конструкції необхідний твердий електроліт. У рідкоелектролітних батареях металеві літієві аноди створюють зростання дендритів — металевих ниток, які з часом викликають коротке замикання. Тверді електроліти створюють фізичний бар’єр, який пригнічує проникнення дендритів, роблячи металеві літієві аноди життєздатними, ніж у звичайних літій-полімерних елементах.

Це архітектура, яка забезпечує як перевагу щільності енергії, так і покращення профілю безпеки, пов’язаного з твердотільними батареями в їх найбільшій потужності.

Що це означає при оцінці твердотільних батарей БПЛА

Коли виробник описує свій продукт як «твердотільний акумулятор», питання про графіт варто поставити конкретно:

Ця батарея використовує графітовий анод чи металевий літієвий анод?

Твердотільна батарея з графітовим анодом забезпечує покращену безпеку та циклічний термін служби порівняно з LiPo — значні переваги — але не максимальне підвищення щільності енергії, на яке здатна технологія. Твердотільна батарея з літієвим металевим анодом забезпечує повну перевагу щільності енергії разом із покращенням безпеки.

Для операторів БПЛА, де витривалість є основним обмеженням, ця різниця визначає, чи модернізація твердого тіла дійсно значно подовжує час польоту чи в першу чергу покращує безпеку та довговічність без зміни енергетичного рівняння.

Архітектура твердотільної батареї БПЛА від ZYEBATTERY

ZYEBATTERYрозробляє твердотільні літієво-іонні батареї БПЛА із задокументованою архітектурою анода, тому що для операторів, які порівнюють твердження про щільність енергії між постачальниками, знання того, чи ґрунтуються ці твердження на дизайні графітового чи металевого літієвого анода, є частиною розуміння того, що ви насправді купуєте.

Питання про графіт має конкретну відповідь для кожної твердотільної батареї. Перш ніж прийняти рішення про покупку, переконайтеся, що він у вас є.