چگونه باتری های نیمه جامد می توانند خود را تخفیف و عملکرد باتری بهبود بخشند؟

در کاربردهای هواپیماهای بدون سرنشین مانند کشاورزی و نظرسنجی ، خود تخفیف سریع باتری و تخریب عملکرد مدتهاست که نقاط مهم درد بوده است. از طریق پیشرفت های دوگانه در نوآوری مادی و مدیریت هوشمند ،باتری های نیمه جامددر حال تعریف مجدد استانداردهای قابلیت اطمینان برای سیستم های قدرت هواپیماهای بدون سرنشین هستند.

چه چیزی باعث می شود الکترولیتهای نیمه جامد نسبت به الکترولیتهای مایع ایمن تر شوند؟

الکترولیتهای نیمه جامد نشان دهنده جهش عمده در فناوری باتری است. بر خلاف الکترولیتهای مایع سنتی ، باتری های نیمه جامد از مواد ژل مانند استفاده می کنند که بهترین خواص الکترولیت های جامد و مایع را ترکیب می کنند. این ترکیب منحصر به فرد مزایای ایمنی متعدد را ارائه می دهد:

1. کاهش خطر نشت: ماهیت چسبناک الکترولیتهای نیمه جامد احتمال نشت ، یک خطر ایمنی مشترک در باتری های الکترولیت مایع را به حداقل می رساند.

2. افزایش پایداری ساختاری: الکترولیتهای نیمه جامد پشتیبانی مکانیکی برتر را در باتری فراهم می کنند و خطر مدارهای کوتاه داخلی ناشی از تغییر شکل فیزیکی یا ضربه را کاهش می دهند.

3. مدیریت حرارتی بهبود یافته: ساختار نیمه جامد توزیع گرمای یکنواخت تر را تسهیل می کند و احتمال نقاط مهم موضعی را که می تواند باعث فراری حرارتی شود ، به حداقل می رساند.

4. عقب ماندگی شعله قابل اعتماد: مقاومت در برابر شعله افزایش یافته-مانند الکترولیتهای مایع بسیار قابل اشتعال ، الکترولیتهای نیمه جامد شاخص های احتراق قابل توجهی پایین دارند.

عوامل اصلی مؤثر بر خود تخفیف در باتری های نیمه جامد

1. ترکیب نقش مهمی در تعیین نرخ خود تخفیف دارد. تعادل بین مؤلفه های جامد و مایع بر تحرک یون و احتمال بروز عوارض جانبی تأثیر می گذارد.

2. دما به طور قابل توجهی بر میزان خود تخفیف در انواع باتری ها ، از جمله باتری های نیمه جامد تأثیر می گذارد. درجه حرارت بالاتر به طور معمول واکنش های شیمیایی را تسریع کرده و تحرک یون را افزایش می دهد و منجر به خود تخفیف سریعتر می شود.

3. وضعیت شارژ باتری (SOC) بر میزان خود تخفیف آن تأثیر می گذارد. باتری های ذخیره شده در سطح SOC بالاتر اغلب به دلیل افزایش پتانسیل برای واکنش های جانبی ، خود را سریعتر تجربه می کنند.

4. ناخالصی ها یا آلاینده ها در مواد الکترولیت یا الکترود خود را تسریع می کنند. این مواد ناخواسته می توانند واکنشهای جانبی را کاتالیز کنند یا مسیرهایی را برای حرکت یون ایجاد کنند.

5. رابط بین الکترودها و الکترولیت نیمه جامد منطقه مهمی است که بر خود تخفیف تأثیر می گذارد. ثبات این رابط بر تشکیل لایه های محافظ تأثیر می گذارد.

6. سابقه دوچرخه سواری باتری بر ویژگی های خود تخلیه آن تأثیر می گذارد. شارژ و تخلیه مکرر باعث ایجاد تغییرات ساختاری در الکترودها و الکترولیت ها می شود ، به طور بالقوه میزان خود را با گذشت زمان تغییر می دهد.

باتری های نیمه جامدبیش از 80 ٪ ظرفیت را پس از 1000-1200 چرخه از طریق فیلم های SEI پایدار و طرح های ضد-Dendrite حفظ کنید. این چرخه تعویض باتری هواپیماهای بدون سرنشین را از شش ماه تا بیش از دو سال گسترش می دهد. کلید در استحکام مکانیکی بالای الکترولیت نیمه جامد نهفته است ، که رشد لیتیوم دندریت را سرکوب می کند.

باتری های نیمه جامد محتوای الکترولیت مایع را به 5 ٪ -10 ٪ کاهش می دهد ، در حالی که مابقی شامل یک چارچوب شبکه سه بعدی ژل پلیمری و ذرات سرامیکی است. این ساختار مانند یک فیلتر دقیق عمل می کند: حمل و نقل یون را در هنگام شارژ/تخلیه از طریق کانال های یونی مداوم تضمین می کند در حالی که به طور قابل توجهی میزان انتشار یون را در دوره های استراحت کاهش می دهد.

تنظیم دقیق توسط BMS هوشمند (سیستم مدیریت باتری) تضمین ایمنی پیشرفته را فراهم می کند.

مجهز به یک سیستم مدیریت باتری تطبیقی ​​مبتنی بر فیلتر Kalman ، باتری نیمه جامد تغییرات ریزگرد را در زمان واقعی کنترل می کند و به طور خودکار حالت محافظت از قدرت کم را با تشخیص افزایش غیر طبیعی خود فعال می کند.

این سیستم با مدل سازی دقیق از ویژگی های دما ولتاژ ولتاژ خود ولتاژ خود ، به صورت پویا وضعیت عملیاتی مدار تعادل را تنظیم می کند و مصرف برق کلی را به زیر 50μA در هنگام ذخیره هواپیماهای بدون سرنشین کاهش می دهد. این بیشتر میزان تخلیه باتری را 20 ٪ -30 ٪ کاهش می دهد.

نتیجه گیری:

تحقیقات فعلی در فن آوری باتری نیمه جامد بر توسعه فرمولاسیون پیشرفته الکترولیت برای افزایش پایداری و کاهش تخلیه خود متمرکز شده است. اینها ممکن است شامل الکترولیتهای ژل پلیمری جدید یا سیستم های ترکیبی باشد که مزایای اجزای جامد و مایع را با هم ترکیب می کند. با بهینه سازی ترکیب الکترولیت ، باتری هایی با نرخ تخفیف پایین تر می توانند بدون عملکرد به خطر بیفتند.

از آنجا که تحقیقات در این زمینه به پیشرفت خود ادامه می دهد ، ما پیش بینی می کنیم پیشرفت های بیشتر در نرخ خود تخفیف و عملکرد کلی باتری.