Hogyan működnek a drón szilárdtest lítium akkumulátorok?

Noha a hagyományos lítium -polimer (LIPO) akkumulátorok mainstreamsé váltak, biztonsági és energia sűrűségű szűk keresztmetszeteik egyre inkább kiemelkednek. A hagyományos lítium-ion akkumulátorokkal ellentétben, amelyek folyékony elektrolitokra támaszkodnak, a szilárdtest akkumulátorok teljesen más megközelítést alkalmaznak. Ez az innovatív kialakítás várhatóan nagyobb energia -sűrűséggel, nagyobb biztonsággal és hosszabb élettartammal rendelkezik.

A szilárdtest akkumulátorok a laboratóriumból az alkalmazások élvonalába mozognak. Szóval, hogyan működik pontosan ez a nagyon várt technológia? Hogyan változtatja meg a drónok jövőjét?

A szilárdtest akkumulátorok működési folyamata makroszkopikusan hasonló a lítium-polimer akkumulátorokhoz, még mindig magában foglalja a lítium-ionok migrációját a pozitív és a negatív elektródok között. A megvalósítási módszerek mikro szintjén azonban a különbség világát eredményezik.

Szilárd elektrolitok: Általában speciális szilárd anyagokból, például kerámiákból, szulfidokból vagy polimerekből készülnek. Ezeknek az anyagoknak rendkívül magas ionvezetőképessége van, lehetővé téve a lítium -ionok gyorsan áthaladását, miközben az elektronok szigetelése is tökéletesen kombinálja a vezetés és az elszigetelés két fő funkcióját.

Nagy kapacitású elektróda

Anód-innováció: A szilárdtest akkumulátorok egyik legizgalmasabb potenciálja az a képesség, hogy a lítiumfémet közvetlenül használják anódként. Ennek oka az, hogy a szilárd elektrolit hatékonyan gátolhatja a lítium -dendritek növekedését, és a dendritek penetrációja az elválasztóban a rövid áramkörök és a folyékony akkumulátorok tüzet oka.

Pozitív elektróda frissítés: A nagyfeszültségű és nagy kapacitású pozitív elektróda anyagok (például a nagy nikkel-hármas, lítiumban gazdag mangán alapú vagy akár kénpozíciós elektródák) kombinációjával a teljes akkumulátorrendszer energia potenciálja teljes mértékben kiaknázható.

Munkavállalási folyamat

Amikor egy akkumulátort töltenek vagy ürítenek, a lítium -ionok (LI⁺) előre -hátra mozognak a pozitív és negatív elektródok között, egy elektromos mező hatására a szilárd elektroliton keresztül, amely szilárd "hídként" szolgál. Az elektronok (E⁻) átfolynak a külső áramkörön, ezáltal elektromos áramot képezve a pilóta nélküli légi jármű táplálására.

A szilárdtest akkumulátor kialakításánál mi helyettesítheti a folyékony elektrolitokat?

A hagyományos lítium-ion akkumulátorokban a folyékony elektrolit az anód és a katód közötti ionok szaporításához szolgál a töltési és ürítő ciklusok során. A szilárdtest akkumulátor kialakítása azonban helyettesíti ezt a folyadékot olyan szilárd anyagokkal, amelyek ugyanazt a funkciót látják el. Ez a szilárd elektrolit különféle anyagokból készíthető, ideértve a kerámiát, a polimereket vagy a szulfidokat.

A szilárd elektrolit anyagok kiválasztása létfontosságú, mivel közvetlenül befolyásolja az akkumulátor teljesítményét, biztonságát és gyárthatóságát.

A polimer elektrolitok szerves anyagokból készülnek, és különféle előnyökkel rendelkeznek:

1. Rugalmasság: A kerékpáros folyamat során alkalmazkodhatnak az elektródok térfogatváltozásaihoz.

2. Könnyen gyártható: A polimer elektrolitok egyszerűbb és költséghatékonyabb módszerekkel dolgozhatók fel.

3. Javított interfész: Általában jobb felületet képeznek az elektróddal, ezáltal csökkentve az ellenállást.

A szilárdtest akkumulátor kialakításának egyik legfontosabb kihívása, függetlenül a használt szilárd elektrolit típusától, az elektrolit és az elektród közötti interfész optimalizálása. A folyékony elektrolitokkal ellentétben, amelyek könnyen betarthatják az elektróda felületeit, a szilárd elektrolitokat gondosan kell megtervezni a jó érintkezés és a hatékony ionátvitel biztosítása érdekében.

A kutatók különféle stratégiákat vizsgálnak ezen interfészek fejlesztésére, ideértve a következőket is:

1. felületi bevonat: Vigyen fel egy vékony bevonatot az elektródára vagy az elektrolitra a kompatibilitás és az ionátvitel fokozása érdekében.

2. nanostrukturált interfészek: Hozzon létre nanoméretű tulajdonságokat az interfészeknél a felület növelése és az ioncsere javítása érdekében.

3. Nyomás-asszociált szerelvény: Az akkumulátor összeszerelésének folyamata során szabályozott nyomást kell használni az alkatrészek közötti jó érintkezés biztosítása érdekében.

Következtetés:

A szilárdtest akkumulátorok működési elve nem csupán egy egyszerű anyagpótlás, hanem egy paradigma forradalom, amely a folyékony ion migrációjától a szilárdtest-ionvezetéshez változik. Biztonságosabban és hatékonyabban szolgáltatja az energiát egy erős "szilárdtest-ionhídon". A drónok esetében ez nem pusztán az akkumulátor cseréjéről szól; Ez a repülés vadonatúj korszakának kezdetét jelzi.

A Zyebattery mindig a legmodernebb energiatechnológiákra összpontosított. Szorosan követjük a következő generációs technológiák, például a szilárdtest akkumulátorok fejlesztését, és elkötelezettek vagyunk abban, hogy a jövőben biztonságosabb és erősebb drone energiamegoldásokkal biztosítsuk a piacot, segítve ügyfeleink magasabb, távolabbi és biztonságosabb repülését.