Како функционише чврста батерија?

Како аСолид Стате БаттериПосао? Једноставно објашњење за оператере УАВ

Разумевање како ачврста батеријарадови не захтевају диплому хемије. Захтева разумевање једне кључне разлике у односу на батерије са којима сте већ упознати — а затим следите логику шта се та разлика мења.

Ево најјаснијег објашњења рада солид стате батерија, написаног за људе који управљају дроном, а не за људе који их граде.

Почните са оним што свака батерија ради

Свака батерија - батерија телефона,батерија за дрон, акумулатор - ради исти основни посао. Он складишти хемијску енергију и претвара је у електричну енергију на захтев.

Унутар сваке литијумске батерије налазе се 3 битне компоненте: позитивна електрода која се зове катода, негативна електрода која се зове анода и средњи слој који се зове електролит који се налази између њих. Током пуњења, литијум јони се крећу са катоде, преко електролита, и у аноду - чувајући енергију у том аранжману. Током пражњења, ти јони се враћају у супротном смеру, а енергија ослобођена у том кретању покреће моторе дрона.

Посао електролита је специфичан: пропушта литијум јоне, али блокира електроне. Електрони морају да путују кроз спољашње коло - кроз контролере мотора, моторе и електронику лета - на тај начин обављају користан посао. Ако би електрони могли директно да прођу кроз електролит, батерија би одмах дошла до кратког споја.

Шта чини чврсто стање другачијим

У конвенционалним литијум-полимер батеријама, електролит је течност или гел - конкретно, органски растварач који садржи растворене литијумове соли. Добро ради. Такође је запаљив, осетљив на температуру и временом се разграђује услед хемијских реакција са површинама електрода.

Чврста батерија замењује ту течност чврстим материјалом. Чврсти електролит и даље ради потпуно исти посао - пуштајући литијум јоне да прођу док блокира електроне - али то ради кроз фундаментално другачији физички механизам.

Уместо да јони лебде кроз течност, они се крећу кроз кристалну или аморфну ​​чврсту структуру, скачући између јонских проводних места унутар материјала. У зависности од хемије електролита, ти чврсти материјали могу бити керамика (као што је ЛЛЗО — литијум лантан цирконијум оксид), полимери или сулфидна једињења. Сваки има различиту јонску проводљивост, температурне перформансе и производне карактеристике.

Шта се мења у погледу перформанси

Пошто је електролит сада чврст, неколико ствари се мења истовремено:

Ризик од пожара значајно опада. Органски растварач који чини течне електролите запаљивим није присутан. Не постоји ништа што би се запалило у низу термичког бежања који изазива пожаре литијумских батерија. Механички оштећена чврста ћелија губи функцију уместо да постане опасност од пожара.

Ћелија може да прими аноду од литијум метала. У батеријама са течним електролитом, литијум металне аноде изазивају раст дендрита - металних филамената који на крају стварају кратки спој у ћелији. Чврсти електролити су довољно густи да физички блокирају продирање дендрита, чинећи литијум металне аноде одрживим. Метални литијум складишти отприлике 10 пута више енергије по граму од графитних анода које се користе у конвенционалним батеријама — што је извор предности густине енергије у чврстом стању.

Деградација се успорава. Течни електролити постепено реагују са површинама електрода током стотина циклуса пуњења, формирајући слојеве који повећавају унутрашњи отпор и смањују капацитет. Чврсти електролити су хемијски стабилнији, спорије реагују са материјалима електрода. Та стабилност је разлог зашто чврсте батерије показују дужи век трајања у упоредивим радним условима.

Шта се није променило

Основна операција — литијум јони који се крећу напред-назад између катоде и аноде кроз електролит — идентична је свакој литијумској батерији коју сте раније користили. Опсег напона је сличан. Процес пуњења и пражњења прати исте принципе. Батерији је и даље потребан систем управљања батеријом за праћење напона ћелија, управљање балансирањем и заштиту од услова злоупотребе.

Чврсто стање није другачији тип складиштења енергије. Исти је тип, са 1 компонентом — електролитом — редизајнираним на начин који уклања најзначајнија ограничења хемије конвенционалне литијумске батерије.

ЗИЕБАТТЕРИ-јеве чврсте УАВ батерије

ЗИЕБАТТЕРИразвија чврсте литијум-јонске и литијум-полимерне УАВ батерије високих перформанси за комерцијалне примене дронова. Разумевање начина на који технологија функционише је почетна тачка за разумевање зашто се карактеристике перформанси разликују — и за доношење одлука о батерији на основу стварног разумевања, а не само на броју спецификација.