Cum funcționează bateriile cu litiu în stare solidă drone?

Deși bateriile tradiționale de polimer de litiu (LIPO) au devenit mainstream, blocajele lor de siguranță și densitatea energetică au devenit din ce în ce mai proeminente. Spre deosebire de bateriile tradiționale cu ioni de litiu care se bazează pe electroliți lichizi, bateriile cu stare solidă adoptă o abordare complet diferită. Acest design inovator este de așteptat să ofere o densitate energetică mai mare, o siguranță mai mare și o durată de viață mai lungă.

Bateriile cu stare solidă se deplasează de la laborator în fruntea aplicațiilor. Deci, cum funcționează exact această tehnologie foarte așteptată? Cum va schimba viitorul dronei?

Procesul de lucru al bateriilor cu stare solidă este similar macroscopic cu cel al bateriilor cu litiu-polimer, implicând în continuare migrația ionilor de litiu între electrozii pozitivi și negativi. Cu toate acestea, metodele de implementare la nivel micro determină o lume de diferență.

Electroliți solizi: sunt de obicei confecționate din materiale solide speciale, cum ar fi ceramică, sulfuri sau polimeri. Aceste materiale au o conductivitate ionică extrem de ridicată, permițând ioni de litiu să treacă rapid în timp ce izolați electroni, combinând perfect cele două funcții majore de conducere și izolare.

Electrod de mare capacitate

Inovația anodului: Unul dintre cele mai interesante potențiale ale bateriilor cu stare solidă este capacitatea de a utiliza direct metalul de litiu ca anod. Acest lucru se datorează faptului că electrolitul solid poate inhiba în mod eficient creșterea dendritelor de litiu, iar penetrarea dendritelor prin separator este cauza principală a scurtcircuitelor și a incendiilor în bateriile lichide.

Actualizare pozitivă a electrodului: prin combinarea materialelor de electrod pozitive de înaltă tensiune și de înaltă capacitate (cum ar fi ternar cu un nivel ridicat de mangan, bogat în litiu, pe bază de mangan sau chiar electrozi pozitivi cu sulf), potențialul energetic al întregului sistem de baterii poate fi complet exploatat.

Proces de lucru

Când o baterie este încărcată sau descărcată, ionii de litiu (Li⁺) se deplasează înainte și înapoi între electrozii pozitivi și negativi sub influența unui câmp electric prin electrolitul solid, care servește ca un „pod” solid. Electronii (E⁻) curg prin circuitul extern, formând astfel un curent electric pentru a alimenta vehiculul aerian fără pilot.

În proiectarea bateriei în stare solidă, ce poate înlocui electroliții lichizi?

În bateriile tradiționale cu ioni de litiu, electrolitul lichid servește ca mediu pentru propagarea ionilor între anod și catod în timpul ciclurilor de încărcare și descărcare. Cu toate acestea, proiectarea bateriei în stare solidă înlocuiește acest lichid cu materiale solide care îndeplinesc aceeași funcție. Acest electrolit solid poate fi fabricat din diverse materiale, inclusiv ceramică, polimeri sau sulfuri.

Selectarea materialelor electrolitice solide are o importanță vitală, deoarece afectează în mod direct performanța, siguranța și fabricarea bateriei.

Electroliții polimeri sunt confecționați din materiale organice și au o serie de avantaje diferite:

1. Flexibilitate: se pot adapta la schimbările de volum ale electrozilor în timpul procesului de ciclism.

2. ușor de fabricat: Electroliții polimerici pot fi procesați folosind metode mai simple și mai rentabile.

3. Interfață îmbunătățită: de obicei formează o interfață mai bună cu electrodul, reducând astfel rezistența.

Una dintre provocările cheie în proiectarea bateriei în stare solidă, indiferent de tipul de electrolit solid utilizat, este de a optimiza interfața dintre electrolit și electrod. Spre deosebire de electroliții lichizi care sunt ușor de respectat la suprafețele electrodului, electroliții solizi trebuie să fie proiectați cu atenție pentru a asigura un contact bun și un transfer eficient de ioni.

Cercetătorii explorează diverse strategii pentru îmbunătățirea acestor interfețe, inclusiv:

1. Acoperire de suprafață: Aplicați o acoperire subțire pe electrod sau electrolit pentru a îmbunătăți compatibilitatea și transferul de ioni.

2. Interfețe nanostructurate: creați caracteristici la nano -scală la interfețe pentru a crește suprafața și a îmbunătăți schimbul de ioni.

3. Ansamblu asistat de presiune: Presiunea controlată este utilizată în timpul procesului de asamblare a bateriei pentru a asigura un contact bun între componente.

Concluzie:

Principiul de lucru al bateriilor în stare solidă nu este doar o înlocuire simplă a materialelor, ci mai degrabă o revoluție de paradigmă care trece de la migrația ionilor lichide la conducerea cu ioni în stare solidă. Acesta oferă energie mai în siguranță și mai eficient printr-un „pod ionic cu stare solidă” robust. Pentru drone, nu înseamnă doar înlocuirea unei baterii; Acesta marchează începutul unei noi epoci de zbor.

Zyebattery a fost întotdeauna concentrat pe tehnologiile energetice de ultimă oră. Urmărim îndeaproape dezvoltarea tehnologiilor de generație următoare, cum ar fi bateriile în stare solidă și ne-am angajat să oferim pieței soluții de energie drone mai sigure și mai puternice în viitor, ajutând clienții noștri să zboare mai sus, mai departe și mai în siguranță.