Твердотельные аккумуляторы для дронов для полетов в холодную погоду

Суровые холода всегда были серьезным испытанием для производительности и надежности беспилотных летательных аппаратов. Низкие температуры могут значительно снизить химическую активность традиционных батарей, что приведет к резкому сокращению срока службы батарей, падениям напряжения и даже внезапным отключениям электроэнергии, что поставит под угрозу выполнение критически важных полетов. Полутвердотельные аккумуляторы – предлагают нам совершенно новое решение для преодоления сильного холода.

Почему низкая температура является «заклятым врагом» традиционных аккумуляторов для дронов?

Затруднительное положение традиционных литий-полимерных (LiPo) аккумуляторов при низких температурах:

Низкие температуры могут существенно повлиять на работу аккумуляторов дронов, что приведет к сокращению времени полета и потенциально повлияет на вашу миссию.

Затвердевание электролита. При низких температурах жидкий электролит внутри аккумулятора становится вязким или даже частично затвердевает, что сильно затрудняет скорость движения ионов лития.

Резкое увеличение внутреннего сопротивления: Препятствие движению ионов напрямую приводит к увеличению внутреннего сопротивления аккумулятора. Для поддержания полета напряжение батареи резко упадет (провал напряжения), что приведет к срабатыванию механизма защиты от разряда батареи дрона и вынудит дрон приземлиться раньше.

Сильная деградация емкости: при температуре 0°C доступная емкость традиционных LiPo-аккумуляторов может снизиться на 30–50%. При еще более экстремально низких температурах потеря производительности еще более поразительна.

Опасность при зарядке: Зарядка аккумуляторов при низких температурах может привести к выщелачиванию металлического лития, что может привести к необратимому повреждению аккумулятора и создать риск короткого замыкания и возгорания.

Твердотельные батареи, как переходная технология, изобретательно объединяет преимущества традиционных жидкостных и твердотельных батарей. Суть заключается в смешивании электродных материалов с твердыми электролитами и небольшим количеством электролита с образованием полутвердой матрицы, похожей на гелеобразное вещество.

Твердотельные батареипереходят из лаборатории на передний план приложений. Итак, как именно работает эта долгожданная технология? Как это изменит будущее дронов?

Рабочий процесс твердотельных батарей макроскопически аналогичен процессу литий-полимерных батарей, но все же включает миграцию ионов лития между положительными и отрицательными электродами. Однако методы реализации на микроуровне приводят к огромным различиям.

Твердые электролиты: обычно они изготавливаются из специальных твердых материалов, таких как керамика, сульфиды или полимеры. Эти материалы обладают чрезвычайно высокой ионной проводимостью, что позволяет ионам лития быстро проходить сквозь них, одновременно изолируя электроны, прекрасно сочетая в себе две основные функции проводимости и изоляции.

Рабочий процесс

Когда аккумулятор заряжается или разряжается, ионы лития (Li⁺) движутся вперед и назад между положительным и отрицательным электродами под действием электрического поля через твердый электролит, который служит твердым «мостом». Электроны (e⁻) проходят через внешнюю цепь, образуя тем самым электрический ток для питания беспилотного летательного аппарата.

Одной из ключевых проблем при проектировании твердотельных аккумуляторов, независимо от типа используемого твердого электролита, является оптимизация интерфейса между электролитом и электродом. В отличие от жидких электролитов, которые легко прилипают к поверхности электродов, твердые электролиты необходимо тщательно разрабатывать, чтобы обеспечить хороший контакт и эффективный перенос ионов.

ZYEBATTERY всегда ориентировалась на передовые энергетические технологии. Мы внимательно следим за развитием технологий следующего поколения, таких как твердотельные аккумуляторы, и стремимся предоставить рынку более безопасные и мощные решения для питания дронов в будущем, помогая нашим клиентам летать выше, дальше и безопаснее.