Aké sú výzvy a obmedzenia používania batérií v pevných štátoch v bezpilotných dronoch?

Výzvy a obmedzenia batérií v pevnom stave v bezpilotných lietadlách: Navigácia zátarasov k adopcii

tuháčka sa objavili ako sľubná alternatíva k lítium-iónovým batériám pre bezpilotné lietadlá, ktoré ponúkajú výhody, ako je vyššia hustota energie, zlepšená bezpečnosť a lepšia teplotná tolerancia. Ich cesta k rozšírenému prijatiu v priemysle robotov však bráni súborom technických, ekonomických a praktických výziev. Rozdeľme tieto obmedzenia a prečo sú dôležité pre prevádzkovateľov robotov, výrobcov a priemyselných odvetví, ktorí sa spoliehajú na bezpilotné letecké vozidlá (UAV).

1. Vysoké výrobné náklady a obmedzená škálovateľnosť

Jednou z najvýznamnejších prekážok prijatého batérie v pevnom stave v bezpilotných lietadlách sú náklady. Technológia v pevnom stave zostáva nákladná na výrobu v mierke, predovšetkým kvôli:

Špecializované materiály: Mnoho pevných batérií používa vysokokvalitné komponenty, ako sú anódy kovových kovov, keramické elektrolyty (napr. Granát alebo sulfid) alebo ultra-purové suroviny. Tieto materiály sú drahšie ako grafitové anódy a kvapalné elektrolyty v li-iónových batériách.

Komplexná výroba: Výroba pevného stavu batérií vyžaduje presné výrobné procesy, ako je napríklad ukladanie tenkých filmov pre elektrolyty alebo kontrolované prostredie, aby sa zabránilo kontaminácii. Tieto kroky sú náročnejšie na prácu a vyžadujú špecializované vybavenie, ktoré zvyšujú výrobné náklady.

2. Cyklistické obavy o život a degradáciu

Drony sú pracovné koní - veľa pracujú denne a vyžadujú si časté nabíjanie a vypúšťanie cyklov. V prípade batérií v tuhom stave je kritickým obmedzením životnosť cyklu (počet cyklov nabíjania nabíjania pred poklesom kapacity pod 80%).

Táto degradácia pramení z nestability medzifázovej farby medzi tuhým elektrolytom a elektródami. V priebehu času chemické reakcie na týchto rozhraniach tvoria odporové vrstvy a znižujú vodivosť a kapacitu. Napríklad kovové anódy lítium (bežné v batériách v tuhých stavoch) môžu tvoriť dendrity-šírky, ihlové štruktúry-, ktoré prepichujú tuhý elektrolyt, čo spôsobuje skrat alebo stratu kapacity. Zatiaľ čo keramické elektrolyty sú odolnejšie voči dendritom ako kvapalné, nie sú nepriepustné, najmä pri vysokých rýchlostiach vypúšťania.

3. Mechanická krehkosť a citlivosť na vibrácie

Drony pracujú v dynamickom, často drsnom prostredí - vibrujú počas letu, odolávajú dopadom z nárazov vetra alebo dokonca zrážkou.tuhé bitky, najmä tie, ktoré používajú keramické elektrolyty, sú mechanicky krehké v porovnaní s flexibilnými li-iónovými batériami v rámci vrecka, ktoré sú bežné v bezpilotných lietadlách.

4. Obmedzenia rýchlosti teploty a výtoku

Zatiaľ čo batérie v pevnom stave majú pri extrémnych teplotách lepšie ako batérie li-iónov, nie sú všeobecne robustné. Mnoho tuhých elektrolytov má úzke optimálne teplotné rozsahy pre vodivosť.

5. Výzvy formálneho faktora a integrácie

Drony sa dodávajú v rôznych tvaroch a veľkostiach, od kompaktných kvadrokoptérov po UAV s pevným krídlom s tenkými trupami. Táto rozmanitosť vyžaduje batérie s flexibilnými faktormi formy - pouches, valce alebo vlastné tvary. Batérie s pevným stavom, najmä tie, ktoré s keramickými elektrolytmi, sú často tuhé a ťažko sa formujú do neštandardných veľkostí. Polymérne elektrolyty ponúkajú väčšiu flexibilitu, ale obetujú vodivosť, vďaka čomu sú nevhodné pre vysokorýchlostné roboty.

6. Spoľahlivosť je kritická misia

Laboratórne testované batérie s pevným štátom môžu dosiahnuť 90 minút letového času v kontrolovaných podmienkach, ale pri používaní v reálnom svete-s odporom vetra, posunumi užitočného zaťaženia alebo teplotným výkyvom-by sa časový čas letu mohol znížiť o 20–30%. Vďaka tejto nepredvídateľnosti sú odvetvia, ako je logistika alebo pohotovostné služby, váhajú s prijatím SSB.

Záver: Pokrok, ale nie dokonalosť

Batérie s pevným štátom majú nesmierne sľub pre roboty, ale ich súčasné obmedzenia-náklady, životnosť, krehkosť a integrácie-ich predávajú z presídlenia li-iónových batérií cez noc. Tieto prekážky sú prekonateľné: pokrok v chémii elektrolytov (napr. Hybridné elektrolyty s keramickým polymérom), škálovateľné výroby a vzory rezistentné na dendrity už riešia kľúčové problémy.

Zatiaľ tuhé bitkysú najvhodnejšie pre výklenky na aplikácie robotov, kde ich silné stránky (bezpečnosť, vysoká hustota energie) prevažujú nad ich nákladmi-napríklad ako vojenské UAV alebo špičkové priemyselné inšpekcie. Ako však technológia dozrieva, môžeme očakávať, že batérie v tuhom stave sa postupne (prenikajú) do trhu s dronmi a odomknú nové možnosti času letu a všestrannosti. Dovtedy zostáva Li-Ion pragmatickou voľbou pre väčšinu operátorov robotov.

Viac informácií obatéria s vysokou hustotou energieA náš rozsah vysokovýkonných riešení na ukladanie energie, neváhajte nás kontaktovaťcoco@zypower.com. Náš tím expertov je pripravený pomôcť vám nájsť dokonalé riešenie batérie pre vaše potreby.