Používa pevná batéria lítium?

Má aPevná batériaPoužívať lítium? 

Áno – ale nie rovnakým spôsobom

áno,pevné batériepoužiť lítium. Tá časť je priama. Čo je zaujímavejšie – a užitočnejšie pre každého, kto sa snaží pochopiť, prečo batérie v pevnej fáze fungujú inak ako tie bežné – je to, ako sa používa lítium a čo sa zmení, keď prejdete z dizajnu s tekutým elektrolytom na pevný.

Rozdiel nie je len v technických detailoch. Vysvetľuje tvrdenia o výkone, ktoré vidíte v marketingu polovodičových batérií, a pomáha vám vyhodnotiť, či sa tieto tvrdenia vzťahujú na konkrétnu batériu, o ktorej uvažujete.

Úloha lítia v akejkoľvek batérii

V každej lítiovej batérii – pevnej alebo bežnej – je lítium pracovným iónom. Počas nabíjania opúšťajú lítiové ióny katódu (kladná elektróda), prechádzajú cez elektrolyt a ukladajú sa do anódy (záporná elektróda). Počas vybíjania sa tento proces obráti: lítiové ióny sa pohybujú z anódy späť cez elektrolyt ku katóde a energia uvoľnená pri tomto pohybe poháňa dron.

Úlohou elektrolytu je jednoducho nechať cez neho prechádzať lítiové ióny a zároveň blokovať elektróny – ktoré sú namiesto toho nútené cestovať cez vonkajší obvod a napájať motory. Či už je tento elektrolyt kvapalný alebo pevný, lítium vykonáva rovnakú základnú prácu.

Čo sa mení je, kde je lítium uložené v anóde a ako efektívne sa toto ukladanie deje.

Ako konvenčné batérie uchovávajú lítium na anóde

V štandardných lítium-polymérových batériách je anóda vyrobená z grafitu. Lítiové ióny sa nehromadia iba na grafite – interkalujú, čo znamená, že prekĺznu medzi vrstvami atómov uhlíka v štruktúre grafitových kryštálov. Každá grafitová jednotka môže obsahovať iba pevný počet lítiových iónov, určený jej kryštálovou geometriou.

Tento interkalačný mechanizmus je stabilný a dobre pochopený, ale stanovuje pevný strop, koľko lítia dokáže grafitová anóda uložiť na gram materiálu. Tento strop je súčasťou toho, čo obmedzuje hustotu energie bežných LiPo batérií na približne 200 až 260 Wh/kg na úrovni balenia – bez ohľadu na to, aký dobrý je zvyšok dizajnu.

Ako môžu polovodičové batérie využívať lítium inak

Toto je miesto, kde dizajn v pevnej fáze vytvára zmysluplnú príležitosť na výkon.

Pretože pevné elektrolyty môžu fyzicky blokovať prenikanie dendritov - kovových vlákien, ktoré robia lítiové kovové anódy nebezpečnými v batériách s tekutým elektrolytom - batérie v tuhej fáze môžu nahradiť grafitové anódy čistým lítiovým kovom.

Lítium kov sa neinterkaluje. Počas nabíjania a vybíjania sa plátuje a odizoluje priamo ako kov. Lítiové kovy uchovávajú približne 10-krát viac lítiových iónov na gram ako grafit.

Výsledok: polovodičová batéria s lítiovou kovovou anódou nedosahuje rovnaký strop hustoty energie ako dizajn s grafitovou anódou. Toto je architektúra, ktorá stojí za údajmi o hustote energie na úrovni balenia 350 až 400+ Wh/kg spojenými s pokročilými batériami v pevnej fáze – čísla, ktoré nie je možné dosiahnuť pomocou grafitových anód bez ohľadu na typ elektrolytu.

Prečo je tento rozdiel dôležitý pri hodnotení produktov

Nie všetky polovodičové batérie používajú lítiové kovové anódy. Konštrukcie v pevnej fáze prvej generácie si často zachovávajú grafitové anódy a nahrádzajú iba elektrolyt. Tieto batérie poskytujú lepšiu bezpečnosť a životnosť v porovnaní s LiPo – skutočné výhody – ale ich energetická hustota je podobná ako u bežných lítium-iónových batérií, nie je dramaticky vyššia.

Keď vidíte polovodičovú batériu s kapacitou 350+ Wh/kg, za týmto číslom je lítiová kovová anóda. Keď vidíte, že jeden tvrdí 210 až 240 Wh/kg, takmer určite používa grafit – elektrolyt sa zmenil, ale anóda nie.

Pre operátorov UAV, ktorí si vyberajú medzi polovodičovými možnosťami, sa pýtajú: „Používa táto batéria lítiovú kovovú anódu alebo grafit?“ okamžite vám povie, či sú tvrdenia o energetickej hustote založené na výhodách v pevnom stave alebo len na náhrade elektrolytu.

Dokumentácia architektúry anódy spoločnosti ZYEBATTERY

ZYEBATTERYposkytuje špecifikácie anódovej architektúry pre polovodičové lítium-iónové a vysokovýkonné lítium-polymérové ​​UAV batérie – pretože vedieť, či je na anóde lítium-kov alebo grafit, určuje, či čísla hustoty energie na technickom liste pochádzajú z dizajnu v plnom stave alebo z hybridného prístupu.

Pevné batériepoužiť lítium. Užitočnejšia otázka je kde a ako – a táto otázka má konkrétnu, zdokumentovateľnú odpoveď.