Kako delujejo litijeve baterije brez drona?

Čeprav so tradicionalne baterije litijevega polimera (LIPO) postale glavne, so njihova ozka grla za varnost in energijsko gostoto vse bolj izrazita. Za razliko od tradicionalnih litij-ionskih baterij, ki se zanašajo na tekoče elektrolitite, baterije v trdnem stanju sprejmejo povsem drugačen pristop. Pričakuje se, da bo ta inovativni dizajn ponudil večjo gostoto energije, večjo varnost in daljšo življenjsko dobo.

Baterije v trdnem stanju se premikajo iz laboratorija v ospredje aplikacij. Torej, kako natančno deluje ta zelo pričakovana tehnologija? Kako bo spremenil prihodnost dronov?

Delovni postopek trdnih baterij je makroskopsko podoben kot pri litijevih polimernih baterijah, ki še vedno vključuje migracijo litijevih ionov med pozitivnimi in negativnimi elektrodami. Vendar metode izvajanja na mikro ravni prinašajo svet razlike.

Trdni elektroliti: Običajno so narejeni iz posebnih trdnih materialov, kot so keramika, sulfidi ali polimeri. Ti materiali imajo izjemno visoko ionsko prevodnost, kar omogoča, da se litijevi ioni hitro prehajajo, hkrati pa izolirajo elektrone, kar odlično združuje dve glavni funkciji prevodnosti in izolacije.

Elektroda z visoko zmogljivostjo

Anoda inovacija: Eden najbolj vznemirljivih potencialov baterij v trdnih stanju je sposobnost neposredne uporabe litijeve kovine kot anode. To je zato, ker lahko trden elektrolit učinkovito zavira rast litijevih dendritov, prodor dendritov skozi separator pa je glavni vzrok kratkih stikov in požarov v tekočih baterijah.

Pozitivna nadgradnja elektrode: Z kombiniranjem materialov z visokonapetostnimi in visoko zmogljivostjo pozitivnih elektrod (na primer visoko-nikelj, litijev bogati manganov ali celo z žveplovimi pozitivnimi elektrodami), je lahko energetski potencial celotnega baterijskega sistema v celoti izkoriščen.

Delovni proces

Ko se akumulator napolni ali izpusti, se litijevi ioni (li⁺) premikajo naprej in nazaj med pozitivnimi in negativnimi elektrodami pod vplivom električnega polja skozi trdni elektrolit, ki služi kot trden "most". Elektroni (E⁻) tečejo skozi zunanje vezje in tako tvorijo električni tok za napajanje brezpilotnega zračnega vozila.

Kaj lahko pri oblikovanju baterije v trdnem stanju nadomesti tekoče elektroliti?

V tradicionalnih litij-ionskih baterijah tekoči elektrolit služi kot medij za širjenje ionov med anodo in katodo med polnjenjem in odvajanjem ciklov. Vendar pa trdna zasnova baterije nadomesti to tekočino s trdnimi materiali, ki opravljajo isto funkcijo. Ta trden elektrolit je lahko izdelan iz različnih materialov, vključno s keramiko, polimeri ali sulfidi.

Izbira trdnih elektrolitnih materialov je ključnega pomena, saj neposredno vpliva na zmogljivost, varnost in izdelavo baterije.

Polimerni elektroliti so narejeni iz organskih materialov in imajo vrsto različnih prednosti:

1. Prilagodljivost: Med kolesarskim postopkom se lahko prilagodijo spremembam volumna elektrod.

2. Enostavno za izdelavo: Polimerne elektrolite lahko obdelamo z enostavnejšimi in stroškovno učinkovitejšimi metodami.

3. Izboljšan vmesnik: ponavadi tvorijo boljši vmesnik z elektrodo in s tem zmanjšajo odpornost.

Eden ključnih izzivov pri oblikovanju baterije v trdnem stanju, ne glede na vrsto uporabljenega trdnega elektrolita, je optimizacija vmesnika med elektrolitom in elektrodo. Za razliko od tekočih elektrolitov, ki jih je enostavno držati površine elektrod, je treba trdne elektrolite skrbno oblikovati, da se zagotovi dober stik in učinkovit prenos ionov.

Raziskovalci raziskujejo različne strategije za izboljšanje teh vmesnikov, vključno z:

1. Površinska prevleka: na elektrodo ali elektrolit nanesite tanko prevleko, da povečate združljivost in prenos ionov.

2. Nanostrukturirani vmesniki: Ustvarite funkcije nanoskanja na vmesnikih, da povečate površino in izboljšate ionsko izmenjavo.

3. Sklop s tlakom: Nadzorovani tlak se uporablja med postopkom sestavljanja baterije, da se zagotovi dober stik med komponentami.

Zaključek:

Delovno načelo baterij v trdnem stanju ni zgolj preprosta zamenjava materiala, temveč paradigmska revolucija, ki se preusmeri iz migracije tekočih ionov v trdno stanje ionske prevodnosti. Energija varneje in učinkoviteje zagotavlja skozi trden "trdni ionski most". Za drone ne gre samo za zamenjavo baterije; Označuje začetek povsem nove dobe leta.

Zyebattery je bil vedno osredotočen na vrhunske energetske tehnologije. Tesno sledimo razvoju tehnologij naslednje generacije, kot so baterije v trdnih stanju, in se zavezujemo, da bomo v prihodnosti zagotovili trg z varnejših in močnejših rešitvami za brezpilotno moč, s čimer pomagamo našim strankam, da letijo višje, dlje in varnejše.