Каковы проблемы и ограничения использования твердотельных батарей в беспилотниках?

Проблемы и ограничения твердотельных батарей в беспилотниках: навигация по контрольно-пропускным пунктам для усыновления

твердотельная батарея стали многообещающей альтернативой литий-ионным (литий-ионным) батареям для беспилотников, предлагая такие преимущества, как более высокая плотность энергии, повышение безопасности и лучшая температура. Тем не менее, их путь к широко распространенному внедрению в промышленности беспилотников препятствует набору технических, экономических и практических проблем. Давайте разберемся с этими ограничениями и почему они имеют значение для операторов беспилотников, производителей и отраслей, полагающихся на беспилотные летательные аппараты (БПЛА).

1. Высокие затраты на производство и ограниченная масштабируемость

Одним из наиболее значительных барьеров для принятия твердотельных аккумуляторов в беспилотниках является стоимость. Твердовая технология остается дорогой для производства в масштабе, в первую очередь из-за:

Специализированные материалы: Многие твердотельные батареи используют дорогостоящие компоненты, такие как аноды литиевых металлов, керамические электролиты (например, гранат или сульфид), или ультрачистое сырье. Эти материалы более дороже, чем графитовые аноды и жидкие электролиты в литий-ионных батареях.

Сложное производство: производство твердотельных аккумуляторов требует точных процессов производства, таких как тонкопленочное осаждение для электролитов или контролируемых сред для предотвращения загрязнения. Эти шаги более трудоемкие и требуют специализированного оборудования, что повышает производственные затраты.

2. Проблемы с жизнью и деградацией

Дроны - это рабочие лошадь - многие работают ежедневно, требуя частых циклов зарядки и разрядки. Для твердотельных аккумуляторов срок службы цикла (количество циклов заряда, прежде чем пропускная способность упадет ниже 80%) является критическим ограничением.

Эта деградация проистекает из межфазной нестабильности между твердым электролитом и электродами. Со временем химические реакции на этих разделах образуют резистивные слои, снижая проводимость и способность. Например, аноды литиевых металлов (общие в аккумуляторах твердотельного состояния) могут образовывать дендриты-игольные, похожие на игольчатые конструкции-которые пронзают твердый электролит, вызывая короткие замыкания или потери емкости. В то время как керамические электролиты более устойчивы к дендритам, чем жидкие, они не являются непроницаемыми, особенно при высоких скоростях сброса.

3. Механическая хрупкость и чувствительность вибрации

Дроны работают в динамичной, часто суровой среде - они вибрируют во время полета, выдерживают воздействие от порывов ветра или даже сбоя.твердотельные батареи, особенно те, которые используют керамические электролиты, являются механически хрупкими по сравнению с гибкими литий-ионными батареями в стиле мешочка, распространенных в беспилотниках.

4. Ограничения температуры и скорости разряда

В то время как твердотельные батареи работают лучше, чем литий-ионные батареи при экстремальных температурах, они не являются универсально надежными. Многие твердые электролиты имеют узкие оптимальные диапазоны температуры для проводимости.

5. Проблемы с форм -фактором и интеграцией

Дроны бывают разных форм и размеров, от компактных квадрокоптеров до БПЛА с фиксированным крылом с тонкими фюзеляжами. Этот сорт требует батарей с гибкими форм -факторами - выборами, цилиндрами или пользовательскими формами. Твердовые батареи, особенно батареи с керамическими электролитами, часто жесткие и трудно формировать в нестандартные размеры. Полимерные электролиты обеспечивают большую гибкость, но жертвуют проводимостью, что делает их непригодными для мощных беспилотников.

6. Надежность критически важна

Твердовые батареи с твердым состоянием могут достичь 90 минут полета в контролируемых условиях, но в реальном использовании-с сопротивлением ветром, сдвигам полезной нагрузки или перепадами температуры-фактическое время полета может упасть на 20–30%. Эта непредсказуемость заставляет таких отраслей, как логистика или аварийные службы нерешительными для принятия SSB.

Вывод: прогресс, но не совершенство

Твердовые батареи имеют огромное обещание для беспилотников, но их текущие ограничения-кост, срок службы цикла, хрупкость и проблемы интеграции-избавляют их от вытеснения литий-ионных батарей в течение ночи. Эти препятствия являются преодоленными: достижения в области химии электролитов (например, гибридные керамические электролиты), масштабируемое производство и устойчивые к дендриту конструкции уже рассматривают ключевые проблемы.

На данный момент, твердотельные батареилучше всего подходят для нишевых применений беспилотников, где их сильные стороны (безопасность, высокая плотность энергии) перевешивают их расходы, такие как военные беспилотники или высококлассные промышленные проверки. Однако по мере того, как технологии созревают, мы можем ожидать, что твердотельные батареи будут постепенно (проникают) рынок беспилотников, разблокируя новые возможности для полета и универсальности. До тех пор Li-Ion остается прагматичным выбором для большинства операторов беспилотников.

Для получения дополнительной информации осплошная плотность энергии, аккумулятор твердого состоянияи наш диапазон высокопроизводительных решений для хранения энергии, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам поcoco@zyepower.comПолем Наша команда экспертов готова помочь вам найти идеальное решение для аккумулятора для ваших нужд.