O baterie cu stare solidă folosește litiu?

Are aBaterie cu stare solidăFolosiți litiu? 

Da, dar nu în același mod

Da,baterii cu stare solidăutilizați litiu. Partea aceea este simplă. Ceea ce este mai interesant - și mai util pentru oricine încearcă să înțeleagă de ce bateriile cu stare solidă funcționează diferit de cele convenționale - este modul în care este utilizat litiul și ce se schimbă atunci când treceți de la un design cu electrolit lichid la unul solid.

Diferența nu este doar detaliile de inginerie. Acesta explică afirmațiile de performanță pe care le vedeți în marketingul bateriilor cu stare solidă și vă ajută să evaluați dacă aceste afirmații se aplică bateriei specifice pe care o luați în considerare.

Rolul litiului în orice baterie

În fiecare baterie cu litiu - cu stare solidă sau convențională - litiul este ionul de lucru. În timpul încărcării, ionii de litiu părăsesc catodul (electrodul pozitiv), călătoresc prin electrolit și sunt stocați în anod (electrodul negativ). În timpul descărcării, acel proces se inversează: ionii de litiu se deplasează de la anod înapoi prin electrolit la catod, iar energia eliberată în acea mișcare alimentează drona.

Sarcina electrolitului este pur și simplu să lase ionii de litiu să treacă prin el, în timp ce blochează electronii - care sunt forțați să călătorească prin circuitul extern, alimentând motoarele. Indiferent dacă acel electrolit este lichid sau solid, litiul face aceeași muncă fundamentală.

Ceea ce se schimbă este locul în care este stocat litiul în anod și cât de eficient are loc această stocare.

Cum stochează bateriile convenționale litiu la anod

În bateriile standard cu polimer de litiu, anodul este realizat din grafit. Ionii de litiu nu se acumulează pur și simplu pe grafit, ci se intercalează, ceea ce înseamnă că alunecă între straturi de atomi de carbon din structura cristalului de grafit. Fiecare unitate de grafit poate conține doar un număr fix de ioni de litiu, determinat de geometria cristalului său.

Acest mecanism de intercalare este stabil și bine înțeles, dar stabilește un plafon dur asupra cât de mult litiu poate stoca un anod de grafit per gram de material. Acest plafon face parte din ceea ce limitează densitatea de energie a bateriilor LiPo convenționale la aproximativ 200 până la 260 Wh/kg la nivelul pachetului - indiferent cât de bun este restul designului.

Cum bateriile cu stare solidă pot folosi litiu în mod diferit

Aici designul solid creează o oportunitate semnificativă de performanță.

Deoarece electroliții solizi pot bloca fizic pătrunderea dendritei - filamentele metalice care fac anozii metalic litiu periculoși în bateriile cu electroliți lichidi - bateriile cu stare solidă pot înlocui anozii de grafit cu litiu metal pur.

Litiu metalic nu se intercalează. Placi și bandă direct ca metal în vrac în timpul încărcării și descărcării. Iar litiul metal stochează de aproximativ 10 ori mai mulți ioni de litiu pe gram decât grafitul.

Rezultatul: o baterie cu stare solidă cu un anod litiu metalic nu atinge același plafon de densitate energetică ca un design cu anod din grafit. Aceasta este arhitectura din spatele cifrelor de densitate de energie la nivel de pachet de 350 până la 400+ Wh/kg asociate cu bateriile avansate cu stare solidă - numere care nu sunt realizabile cu anozii de grafit, indiferent de tipul de electrolit.

De ce contează această distincție la evaluarea produselor

Nu toate bateriile cu stare solidă folosesc anozi cu litiu metalic. Modelele cu stare solidă de prima generație rețin adesea anozii de grafit și înlocuiesc doar electrolitul. Aceste baterii oferă o siguranță și o durată de viață îmbunătățite în comparație cu LiPo - avantaje autentice - dar densitatea lor de energie este similară cu bateriile convenționale cu ioni de litiu, nu dramatic mai mare.

Când vedeți o baterie cu stare solidă care pretinde 350+ Wh/kg, în spatele acestui număr se află un anod cu litiu metalic. Când vezi unul care pretinde 210 până la 240 Wh/kg, aproape sigur folosește grafit - electrolitul s-a schimbat, dar anodul nu.

Pentru operatorii UAV care aleg între opțiunile cu stare solidă, întrebând „această baterie folosește un anod metalic litiu sau grafit?” vă spune imediat dacă afirmațiile privind densitatea energetică se bazează pe avantajul complet al stării solide sau doar pe înlocuirea electrolitului.

Documentația de arhitectură a anodului ZYBATERY

ZYBATERYfurnizează specificații de arhitectură a anodului pentru bateriile UAV cu litiu-ion și polimer de litiu de înaltă performanță, deoarece știind dacă metalul de litiu sau grafitul se află la anod determină dacă numerele densității energetice de pe fișa de specificații provin dintr-un design complet cu stare solidă sau dintr-o abordare hibridă.

Baterii cu stare solidăutilizați litiu. Întrebarea mai utilă este unde și cum - și acea întrebare are un răspuns specific, documentabil.