Да ли чврсте батерије користе графит?

Да ли чврсте батерије користе графит?

Одговор зависи - и важно је заУАВ Перформансе

Већина људи који постављају ово питање покушавају да схвате шта се заправо налази у чврстој батерији у односу на конвенционалну. Разумно је да желите да знате, посебно ако одлуке о набавци доносите на основу тврдњи о перформансама које се односе на густину енергије, животни век или могућност пуњења.

Директан одговор: некичврсте батеријекористе графитне аноде, а неке не. Која врста коју гледате значајно утиче на предности перформанси које можете очекивати — а разумевање разлике помаже да се пресече маркетиншки језик који често замагљује оно што заправо купујете.

Зашто је графит битан у конвенционалним литијумским батеријама

У стандардним литијум-полимерским и литијум-јонским батеријама, графит је подразумевани материјал аноде. Литијум јони се интеркалирају у графитну структуру током пуњења - у суштини клизе између слојева атома угљеника - и ослобађају се назад током пражњења. Графит је у изобиљу, релативно јефтин, добро окарактерисан и већ 30 година је индустријски стандардни анодни материјал.

Ограничење графита је његов плафон за складиштење енергије. Свака графитна јединица може да прими само фиксни број литијум јона на основу своје кристалне структуре. То ограничење поставља горњу границу густине енергије било које батерије која користи графитне аноде — отприлике 200 до 260 Вх/кг на нивоу паковања за квалитетне литијум-полимерске батерије које се тренутно производе.

Чврсто стање прве генерације: још увек присутне графитне аноде

Први комерцијално одрживчврсте батерије— укључујући многе тренутно доступне чврсте УАВ батерије — задржите графитне аноде и замените само електролит. Течни органски електролит је замењен чврстим материјалом, али архитектура електрода остаје препознатљива.

Овај приступ је практичан јер омогућава произвођачима да прилагоде постојеће процесе производње електрода уместо да развијају потпуно нове. Чврсти електролит и даље пружа значајна побољшања безбедности и животног века у односу на еквиваленте течног електролита — уклањајући ризик од топлотног бекства од запаљивог течног електролита и смањујући формирање СЕИ које током времена разграђује графитне аноде у ЛиПо ћелијама.

Оно што овај дизајн не даје је предност максималне густине енергије повезана са чврстом технологијом. Са графитним анодама, плафон за складиштење енергије је сличан конвенционалним литијум-јонским батеријама. Побољшања густине енергије на нивоу паковања долазе првенствено од смањења тежине електролита и чвршћег паковања, а не од суштински већег капацитета аноде.

Чврсто стање следеће генерације: литијум-металне аноде без графита

Верзија технологије чврстих батерија која даје бројеве густине енергије који се појављују у насловима индустрије замењује графит у потпуности са литијум металним анодама.

Метални литијум складишти око 10 пута више енергије по граму од графита. Батерија са литијум-металном анодом уместо графитне аноде може теоретски да постигне драматично већу густину енергије — одакле долазе бројке од 350 до 400+ Вх/кг за напредне чврсте батерије.

Чврсти електролит је неопходан за овај дизајн. У батеријама са течним електролитом, литијум металне аноде стварају раст дендрита - металне филаменте које на крају изазивају кратке спојеве. Чврсти електролити пружају физичку баријеру која потискује продирање дендрита, чинећи литијум металне аноде одрживим на начин на који нису у конвенционалним литијум полимер ћелијама.

Ово је архитектура која пружа и предност у погледу густине енергије и побољшање безбедносног профила повезаног са чврстим батеријама у њиховом највећем капацитету.

Шта то значи када се процењују чврсте УАВ батерије

Када произвођач описује свој производ као „полудостојну батерију“, питање графита вреди посебно поставити:

Да ли ова батерија користи графитну аноду или литијум металну аноду?

Графитна анодна батерија у чврстом стању пружа побољшану сигурност и животни век у односу на ЛиПо – значајне предности – али не и максимално побољшање густине енергије за које је технологија способна. Литијум-метал-анодна батерија у чврстом стању пружа пуну предност густине енергије поред безбедносних побољшања.

За оператере беспилотних летелица код којих је издржљивост примарно ограничење, ова разлика одређује да ли надоградња чврстог стања заиста значајно продужава време лета или првенствено побољшава безбедност и дуговечност без промене енергетске једначине.

ЗИЕБАТТЕРИ-јева архитектура чврсте УАВ батерије

ЗИЕБАТТЕРИразвија чврсте литијум-јонске УАВ батерије са документованом анодном архитектуром — јер за оператере који упоређују тврдње о густини енергије међу добављачима, сазнање да ли су те тврдње засноване на дизајну аноде од графита или литијум метала је део разумевања шта заправо купујете.

Графитно питање има специфичан одговор за сваку чврсту батерију. Уверите се да га имате пре него што донесете одлуку о куповини.