A szilárdtest akkumulátor lítiumot használ?

Vajon aSzilárdtest akkumulátorLítiumot használ? 

Igen – de nem ugyanúgy

Igen,szilárdtest akkumulátorokhasználjon lítiumot. Ez a rész egyértelmű. Ami még érdekesebb – és hasznosabb mindazok számára, akik megpróbálják megérteni, hogy a szilárdtest-akkumulátorok miért működnek másképp, mint a hagyományosak –, hogy hogyan használják fel a lítiumot, és mi változik, ha a folyékony-elektrolit-konstrukcióról szilárdra váltunk.

A különbség nem csak a műszaki részletekben rejlik. Elmagyarázza a szilárdtest-akkumulátorok marketingjében látható teljesítményre vonatkozó állításokat, és segít annak értékelésében, hogy ezek az állítások az adott akkumulátorra vonatkoznak-e.

A lítium szerepe bármilyen akkumulátorban

Minden lítium akkumulátorban – szilárd halmazállapotú vagy hagyományos – lítium a működő ion. A töltés során a lítium-ionok elhagyják a katódot (pozitív elektród), áthaladnak az elektroliton, és az anódban (negatív elektródában) tárolódnak. A kisülés során ez a folyamat megfordul: a lítium-ionok az anódról az elektroliton keresztül visszajutnak a katódra, és a mozgás során felszabaduló energia hajtja meg a drónt.

Az elektrolit feladata egyszerűen az, hogy átengedje a lítium-ionokat, miközben blokkolja az elektronokat – amelyek ehelyett a külső áramkörön kénytelenek áthaladni a motorok táplálásával. Függetlenül attól, hogy az elektrolit folyékony vagy szilárd, a lítium ugyanazt az alapvető munkát végzi.

Az változik, hogy hol tárolódik a lítium az anódban, és milyen hatékonyan történik ez a tárolás.

Hogyan tárolják a hagyományos akkumulátorok a lítiumot az anódon

A szabványos lítium-polimer akkumulátorokban az anód grafitból készül. A lítium-ionok nem egyszerűen felhalmozódnak a grafiton – interkalálódnak, ami azt jelenti, hogy a grafitkristályszerkezet szénatomjainak rétegei között csúsznak. Minden grafit egység csak meghatározott számú lítium-iont képes tárolni, amelyet kristálygeometriája határoz meg.

Ez az interkalációs mechanizmus stabil és jól érthető, de szigorú plafont szab meg arra vonatkozóan, hogy egy grafit anód mennyi lítiumot képes tárolni grammonként. Ez a plafon része annak, ami a hagyományos LiPo akkumulátorok energiasűrűségét nagyjából 200-260 Wh/kg-ra korlátozza a csomagolás szintjén – függetlenül attól, hogy milyen jó a többi kialakítás.

Hogyan használhatják másként a szilárdtest akkumulátorok a lítiumot?

Ez az a hely, ahol a szilárdtest-kialakítás értelmes teljesítménylehetőséget teremt.

Mivel a szilárd elektrolitok fizikailag blokkolhatják a dendrit behatolását – a fémszálak, amelyek veszélyessé teszik a lítium-fém anódokat a folyékony elektrolit akkumulátorokban –, a szilárdtest akkumulátorok a grafit anódokat tiszta lítiumfémmel helyettesíthetik.

A lítium-fém nem interkalálódik. Töltés és kisütés közben közvetlenül ömlesztett fémként lemezel és csíkoz. A lítium fém grammonként körülbelül 10-szer több lítium-iont tárol, mint a grafit.

Az eredmény: a lítium fémanóddal ellátott szilárdtest akkumulátor nem éri el azt az energiasűrűségű mennyezetet, mint a grafitanódos kialakítás. Ez az architektúra a fejlett szilárdtest-akkumulátorokhoz kapcsolódó 350-400+ Wh/kg-os csomagszintű energiasűrűség-adatok mögött – olyan számok, amelyek elektrolittípustól függetlenül nem érhetők el grafit anódokkal.

Miért számít ez a megkülönböztetés a termékek értékelésénél?

Nem minden félvezető akkumulátor használ lítium fém anódokat. Az első generációs szilárdtest-konstrukciók gyakran megtartják a grafit anódokat, és csak az elektrolitot helyettesítik. Ezek az akkumulátorok nagyobb biztonságot és élettartamot biztosítanak a LiPo-hoz képest – valódi előnyök –, de energiasűrűségük hasonló a hagyományos lítium-ion akkumulátorokéhoz, nem pedig drasztikusan magasabb.

Ha azt látja, hogy egy szilárdtest-akkumulátor 350+ Wh/kg teljesítményt mutat, egy lítium-fém anód van a szám mögött. Amikor azt látja, hogy egy 210-240 Wh/kg-ot állít be, az szinte biztos, hogy grafitot használ – az elektrolit megváltozott, de az anód nem.

Az UAV-kezelők számára, akik a szilárdtest-opciók közül választanak, megkérdezik: "Ez az akkumulátor lítium-fém anódot vagy grafitot használ?" azonnal megmondja, hogy az energiasűrűségre vonatkozó állítások a teljes szilárdtest-előnyön alapulnak-e, vagy csak az elektrolit helyettesítésen.

A ZYEBATTERY anódarchitektúrájának dokumentációja

ZYEBATTERYa szilárdtest-lítium-ionos és nagy teljesítményű lítium-polimer UAV-akkumulátorokhoz anódarchitektúra-specifikációkat ad – mert ha tudjuk, hogy lítium-fém vagy grafit van az anódon, az meghatározza, hogy a specifikációs lapon szereplő energiasűrűség-számok teljes szilárdtest-konstrukcióból vagy hibrid megközelítésből származnak.

Szilárdtest akkumulátorokhasználjon lítiumot. A hasznosabb kérdés az, hogy hol és hogyan – és erre a kérdésre konkrét, dokumentálható válasz van.