Почему мы отдаем предпочтение твердотельным батареям для дронов

Текущие ограничения в технологии литий-ионных аккумуляторов не позволяют достичь баланса между продолжительностью полета и грузоподъемностью.

Энтузиастам дронов не придется выбирать между более длительным пребыванием своих дронов в воздухе или оснащением их более дорогими батареями. Бригадам экстренного реагирования не придется вызывать дроны для подзарядки во время отслеживания распространения лесных пожаров.

Твердотельные батареирешить температурные проблемы, которые долгое время преследовали военные операции, при этом преимущества выходят далеко за рамки исходных показателей производительности. Их электролиты остаются стабильными при экстремально низких температурах, обеспечивая надежную работу во время арктических разведывательных миссий, выдерживая при этом воздействие температуры 70°C без риска термического выхода из-под контроля, от которого страдают обычные батареи.

Обзор последних достижений в технологии твердотельных аккумуляторов подчеркивает улучшения в безопасности, плотности энергии и сроке службы.

Полностью твердотельные аккумуляторы представляют собой многообещающую новую технологию, способную совершить революцию в том, как мы храним и используем энергию. В отличие от традиционных литий-ионных батарей, в которых для переноса ионов между электродами используются жидкие электролиты, в SSB используются твердые электролиты, что дает ряд преимуществ перед жидкими аналогами.

SSB обеспечивают более высокую плотность энергии и более длительный срок службы, они безопаснее обычных батарей и более экологичны. Кроме того, при определенных условиях SSB могут заряжаться быстрее, чем традиционные батареи, и могут использоваться в широком спектре применений — от потребительских дронов до электромобилей.

Твердотельные батареи сталкиваются с рядом проблем, в первую очередь с высокой стоимостью, механической нестабильностью и нестабильностью интерфейса, а также образованием дендритов. За последние годы в разработке SSB был достигнут значительный прогресс: исследователи по всему миру работают над преодолением остающихся проблем и выводом этой технологии на рынок.

Таким образом, в области твердотельных аккумуляторов произошел огромный прогресс, приближающий нас к созданию коммерчески жизнеспособных и высокопроизводительных решений для хранения энергии. По мере того, как мы исследуем сложный мир материалов для твердотельных аккумуляторов, становится ясно, что тщательный выбор и оптимизация имеют решающее значение для реализации всего потенциала этой технологии.

Преимущества и недостатки твердотельных батарей

Граница раздела катод/твердый электролит имеет решающее значение для электрохимических процессов в твердотельных батареях, существенно влияя на кинетику транспорта ионов. Твердые электролиты обеспечивают превосходную термическую стабильность и долговечность по сравнению с жидкими электролитами. Характеристики материала демонстрируют заметные изменения из-за нескольких переменных окружающей среды, включая температуру окружающей среды, давление и влажность. Помимо материалов, необходимо учитывать деградацию аккумуляторов как ключевой фактор, влияющий на долгосрочную работу.

Зарядка аккумулятора

По сравнению с жидкими электролитами твердотельные батареи обладают превосходной ионной проводимостью, что обеспечивает более высокую скорость зарядки. В отличие от традиционных литий-ионных батарей, использующих жидкие электролиты, в твердотельных батареях используются материалы с твердым электролитом для облегчения движения ионов между электродами.

Кроме того, быстрая зарядка твердотельных аккумуляторов может быть безопаснее и надежнее.

Реальное влияние: увеличение поставок дронов

Эти достижения не ограничиваются лабораторными экспериментами — они уже трансформируют приложения дронов.

Сельское хозяйство: дроны с увеличенным временем автономной работы могут покрывать более 200 акров за один полет, непрерывно опрыскивая посевы или контролируя состояние почвы.

Экстренное реагирование: Поисково-спасательные дроны, оснащенные литиевыми батареями и солнечными панелями (для дополнительного питания), могут оставаться в воздухе более двух часов, сканируя большие территории на предмет пропавших без вести людей или горячих точек лесных пожаров.

Логистика: Дроны-доставщики, такие как Amazon, тестируют твердотельные батареи, планируя совершать 50-километровые полеты для доставки посылок в сельские районы, где нет доступа к дорогам.

Твердотельные батареиобещают фундаментально изменить сферу применения дронов, потенциально значительно увеличив продолжительность полета и функциональные возможности коммерческих и гражданских платформ, повысив эффективность выполнения различных задач.