Различия между липо-батареями и полутвердотельными батареями？

Эволюция мощности дронов: окончательное противостояние между LiPo и полутвердотельными батареями

Для пилотов дронов беспокойство по поводу дальности полета и безопасность остаются постоянными проблемами. В основе этих проблем лежит источник питания дрона.батарея. В течение многих лет литий-полимерные батареи доминировали как в потребительских, так и в промышленных дронах. Однако теперь технология под названием «полутвердотельные батареиЭта статья углубляется в сравнительный анализ обоих, раскрывая их фундаментальные различия и будущие траектории.

I. Литий-полимерные батареи

1. Технические принципы и характеристики:

В литий-полимерных батареях используются гелеобразные или твердотельные полимерные электролиты. Их основные преимущества включают в себя:

Высокая плотность энергии: сохранение значительной электрической энергии в относительно легком корпусе.

Высокая скорость разряда: подача мгновенных высоких токов для удовлетворения жестких требований к мощности во время взлета, подъема и высокоскоростных маневров дрона.

Настраиваемый форм-фактор: полимерный электролит позволяет изготавливать элементы тонкой, прямоугольной или другой формы, оптимизируя использование нестандартных внутренних пространств внутри дронов.

2. Ограничения в применении БПЛА:

Несмотря на развитую технологию и приемлемые затраты, присущие LiPo-батареям недостатки ярко проявляются в приложениях для БПЛА:

Проблемы безопасности: это самая серьезная слабость LiPo. Легковоспламеняющийся и взрывоопасный жидкий органический электролит легко вызывает температурный разгон во время физического прокола, перезаряда или внутреннего короткого замыкания, что приводит к возгоранию или взрыву.

Короткий срок службы: высококачественные LiPo-аккумуляторы обычно имеют полный цикл работы около 300–500 циклов, после чего производительность значительно снижается.

Плохая адаптация к окружающей среде: производительность резко падает в условиях низких температур, что резко сокращает время работы и выходную мощность.

II. Расцвет полутвердотельных батарей

Полутвердотельные аккумуляторы представляют собой важную веху в развитии технологии твердотельных аккумуляторов. Вместо того, чтобы полностью исключать жидкости, они включают существенные твердые компоненты (такие как твердые электролиты) в электроды или электролиты, сохраняя при этом частичные жидкие электролиты для обеспечения эффективности ионной проводимости.

1. Технологический скачок и основные преимущества:

Значительное повышение искробезопасности: полутвердая технология радикально снижает содержание легковоспламеняющихся жидких электролитов, существенно снижая риск температурного выхода из-под контроля. Его твердые компоненты обладают превосходной термической стабильностью, эффективно подавляя открытое пламя и взрывы даже в условиях прокола. Это представляет собой революционное достижение для дронов, где безопасность полета имеет первостепенное значение.

Прорыв в плотности энергии: в полутвердых батареях можно использовать электродные материалы более высокой емкости, достигая теоретической плотности энергии на 30–50 % выше, чем у LiPo-батарей эквивалентного веса, или даже выше. Это означает, что дроны могут летать дольше при том же весе.

Увеличенный срок службы: твердотельные электролиты вызывают меньше побочных реакций с материалами электродов и обеспечивают большую структурную стабильность, что позволяет им выдерживать большее количество циклов зарядки-разрядки. Ожидается, что срок их службы превысит 1000 циклов, что значительно снизит общую стоимость жизненного цикла.

2. Текущие проблемы применения дронов:

Высокая стоимость: новые материалы и производственные процессы приводят к значительно более высоким производственным затратам по сравнению с устаревшими батареями LiPo.

Необходима оптимизация выходной мощности: несмотря на высокую плотность энергии, их способность мгновенного сильноточного разряда (плотность мощности) в настоящее время может немного отставать от LiPo-батарей высшего уровня для соревнований. Это может быть ограничением для гоночных дронов, стремящихся к экстремальной тяге.

Неразвитая цепочка поставок: мощности массового производства, цепочки поставок и поддержка технологии BMS все еще развиваются, что делает их менее доступными, чем батареи LiPo.

III. Вывод: сосуществование и взаимодополняемость обоих типов батарей

Настоящее время: LiPo аккумуляторы обеспечивают превосходную экономическую эффективность

В течение следующих 2-3 лет батареи LiPo останутся доминирующим выбором для потребительских дронов для аэрофотосъемки и гоночных дронов FPV благодаря их зрелой цепочке поставок и непревзойденной выходной мощности. Для большинства любителей и коммерческих пользователей они по-прежнему будут представлять собой наиболее экономически эффективное решение.

Будущее: технологическая революция полутвердотельных аккумуляторов

Полутвердотельные аккумуляторы сначала получат распространение в приложениях, требующих максимальной безопасности, выносливости и долговечности. Примеры включают в себя:

Логистические дроны: расширенный радиус действия позволяет увеличить зону покрытия одной доставки, а повышенная безопасность позволяет работать в густонаселенных зонах.

Промышленные инспекционные дроны. Требования к длительным миссиям и дорогостоящему оборудованию требуют аккумуляторов с исключительной долговечностью и надежностью.

Высококлассные дроны для аэросъемки и общественной безопасности: увеличенная выносливость в воздухе облегчает картографирование или поисковые операции на больших территориях.

Заключение:

Полутвердотельные батареиуказывают на новую эру дронов, которые будут более безопасными, долговечными и мощными. Как пилотам или пользователям отрасли, понимание этой трансформации помогает нам сделать более разумный выбор сегодня и подготовиться к предстоящей энергетической революции.