Aká je vnútorná štruktúra batérie robotov?

Technológia dronov revolúcia v priemysle od leteckej fotografie po priemyselné aplikácie. V centre týchto lietajúcich zázrakov leží kritická zložka:lítiová batéria. Stabilné letové a prevádzkové schopnosti bezpilotných lietadiel sa spoliehajú výlučne na presné inžinierstvo týchto lítiových batérií.

V tomto článku sa ponoríme do buniek, chémie a štruktúrybatérie, odhaľujúce zložitosť, ktorá poháňa rôzne bezpilotné letecké vozidlá.

Koľko buniek je v štandardnej batérii robotov?

Počet buniek v batérii s dronom sa môže líšiť v závislosti od veľkosti dronu, požiadaviek na energiu a zamýšľaného použitia. Väčšina štandardných dronových batérií však zvyčajne obsahuje viac buniek pripojených do sérií alebo paralelných konfigurácií.

Vo vnútri každej bunky pozitívna elektróda (ako je ternárny lítiový materiál), negatívna elektróda (grafit), elektrolyt (iónový vodič) a separátor (bránenie skratom medzi elektródami) spolupracujú na dosiahnutí základnej funkcie „ukladania energie počas nabíjania a dodávania energie počas vypúšťania“.

Väčšina komerčných a profesionálnych robotov využíva viacbunkové batérie na zvýšenie energie a trvania letu. Medzi najbežnejšie konfigurácie patria: 2S, 3s, 4s a 6s.

Lipo (lítium polymér) batériesú najbežnejším typom v robotoch, pričom každá bunka je hodnotená na 3,7 V. Prepojovacie bunky v sérii zvyšuje napätie a dodáva väčšiu energiu do motorov a systémov dronov.

V konfigurácii série sú bunky pripojené do konca-end, ktoré spájajú pozitívny terminál jednej bunky s negatívnym terminálom nasledujúceho. Toto usporiadanie zvyšuje celkové napätie batérie pri zachovaní rovnakej kapacity.

V paralelnej konfigurácii sú batérie spojené so všetkými kladnými terminálmi spojenými spolu a všetky záporné terminály spojené spolu. Toto usporiadanie zvyšuje celkovú kapacitu (MAH) batérie pri zachovaní rovnakého napätia.

Bez ohľadu na konfiguráciu moderné batérie s dronmi integrujú sofistikované systémy na správu batérií (BMS). Tieto elektronické obvody monitorujú a regulujú jednotlivé bunkové napätia, čím sa zabezpečuje vyvážené nabíjanie a vypúšťanie vo všetkých bunkách v balení.

Vnútorná štruktúra lítiových polymérnych batérií: anóda, katóda a elektrolyt

Aby sme skutočne porozumeli dronovým batériám, musíme preskúmať ich vnútorné komponenty. Lítiové polymérne batérie, zdroj energie za väčšinou bezpilotných lietadiel, pozostávajú z troch primárnych prvkov: anóda, katóda a elektrolyt.

Anóda: záporná elektróda

Anóda v lítiovej polymérnej batérii je zvyčajne vyrobená z grafitu, formy uhlíka. Počas vypúšťania sa lítium ióny presúvajú z anódy do katódy a uvoľňujú elektróny, ktoré prechádzajú vonkajším obvodom, aby napájali dron.

Katóda: kladná elektróda

Katóda sa zvyčajne skladá z oxidu kovu lítium, ako je oxid kobaltu lítium (LICOO₂) alebo lítiumfosforečnaného železa (LIFEPO₄). Výber materiálu katódy ovplyvňuje výkonnostné charakteristiky batérie vrátane hustoty a bezpečnosti energie.

Elektrolyt: Iónová diaľnica

Elektrolyt v lítiovej polymérnej batérii je lítiová soľ rozpustená v organickom rozpúšťadle. Táto zložka umožňuje migrovať lítium iónov medzi anódou a katódou počas cyklov náboja a vybíjania. Jedinečnou črtou lítiových polymérových batérií je to, že tento elektrolyt je imobilizovaný v polymérnom kompozite, čím sa batéria robí flexibilnejšou a menej náchylnou k poškodeniu.

Ochranná podpora: bývanie a konektory

Okrem jadrového modulu, puzdro a konektory batérie robotov - hoci sa priamo nezúčastňujú na dodávke energie - si vyžaduje „kostru“ zabezpečujúcu štrukturálnu integritu:

Kobyl: Typicky skonštruované z plameňových ABS plastu alebo zliatiny hliníka, ktoré ponúka odolnosť proti nárazu, spomalenosť horenia a tepelnú izoláciu. Zahŕňa vetracie otvory, aby sa zabránilo prehriatiu počas prevádzky bunky.

Konektory a rozhrania: Interné viac vláknové medené drôty (vysoko vodivé a ohybné rezistentné) spájajú bunky s BMS. Externé rozhrania bežne používajú konektory XT60 alebo XT90 s ochranou proti reverzným plugom, aby sa zabránilo náhodnému poškodeniu nesprávnym pripojením.

Základná údržba: Chráňte vnútorné komponenty na predĺženie životnosti batérie

Vyvarujte sa nadmernému nabíjaniu alebo nadmernému prepúšťaniu (ukladajte medzi 20%-80% kapacity), aby ste zabránili preťaženiu BMS a degradácii buniek;

Pri čistení konektorov sa vyhnite vodnej vniknutiu, aby ste zabránili skratom vo zapojení;

Vymeňte poškodené kryty okamžite, aby ste predali vnútorné bunky a BMS pred fyzickým nárazom.

Vnútorná architektúra batérií robotov predstavuje presnú synergiu „energie, riadenia a ochrany“. Vďaka pokroku v batériách v pevných štátoch a inteligentnej technológii BMS sa budúce dizajn batérií stanú kompaktnejšími a efektívnejšími a poskytnú základnú podporu pre vylepšenia výkonu robotov.