اجزای کلیدی یک باتری نیمه جامد چیست؟

چه در حال انجام بررسی‌های هوایی باشید که به ساعت‌ها زمان پرواز نیاز دارند یا بسته‌هایی را در مناطق شهری متراکم تحویل دهید، یک باتری قابل اعتماد می‌تواند یک عملیات موفقیت‌آمیز را به تاخیری خسته‌کننده تبدیل کند. به همین دلیل است که هیاهوی باتری‌های حالت جامد - که به عنوان جهش بزرگ بعدی در ذخیره‌سازی انرژی معرفی می‌شود - صنعت هواپیماهای بدون سرنشین را به شدت مورد توجه قرار داده است.

اما در حالی که منتظر هستیم تا این فناوری انقلابی به جریان اصلی تبدیل شود، بهینه‌سازی طول عمر و کارایی باتری LiPo فعلی شما برای حفظ عملکرد شما بسیار مهم است. بیایید به این بپردازیم که باتری‌های حالت جامد واقعاً چگونه هستند، چگونه پهپادها را تغییر می‌دهند و استراتژی‌های اثبات‌شده برای استفاده حداکثری از باتری‌های موجود در حال حاضر.

چه هستندباتری های حالت جامد، به هر حال؟

اگر تا به حال با باتری پهپاد متورم برخورد کرده اید یا برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد پرواز را کوتاه کرده اید، محدودیت های باتری های لیتیوم یون سنتی را می دانید. این باتری‌ها برای انتقال یون‌ها بین آند و کاتد به الکترولیت‌های مایع متکی هستند - طرحی که مستعد نشت، گرم شدن بیش از حد و حتی خطر آتش‌سوزی است. باتری‌های حالت جامد این مشکل اصلی را با استفاده از الکترولیت‌های جامد حل می‌کنند و این کلید ساده دنیایی از پیشرفت‌ها را باز می‌کند.

جادو با خود الکترولیت جامد یعنی قلب این باتری ها شروع می شود. چند نوع کلیدی برای ساخت امواج وجود دارد: گزینه‌های سرامیکی مانند LLZO (Li7La3Zr2O12) و LATP (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3) به دلیل پایداری و توانایی آنها برای هدایت مؤثر یون‌ها ارزشمند هستند، در حالی که الکترولیت‌های مبتنی بر سولفید مانند Li10GeP2S12 برای کار فوق‌العاده در دمای اتاق نیازی ندارند. شکل‌دهی و ساخت الکترولیت‌های پلیمری، مانند PEO انعطاف‌پذیر (اکسید پلی اتیلن)، آسان‌تر است، که می‌تواند آن‌ها را برای طراحی‌های هواپیماهای بدون سرنشین مورد استفاده قرار دهد.

سپس آندها و کاتدها، دیگر اجزای حیاتی هستند. بسیاری از باتری‌های حالت جامد از آندهای فلزی لیتیوم خالص استفاده می‌کنند که چگالی انرژی بیشتری نسبت به آندهای گرافیت در اکثر پهپادهای فعلی دارند. آندهای سیلیکونی گزینه دیگری هستند، زیرا می توانند یون های لیتیوم بیشتری را در خود نگه دارند و آلیاژهای لیتیوم (فکر می کنیم لیتیوم-ایندیوم یا لیتیوم-آلومینیوم) ظرفیت بالا را با دوام مورد نیاز برای پروازهای مکرر متعادل می کنند. در سمت کاتد، برخی از طرح‌ها با مواد آزمایش شده و واقعی مانند اکسید لیتیوم کبالت (LiCoO2) یا NMC غنی از نیکل (لیتیوم نیکل منگنز اکسید کبالت) چسبیده‌اند - اما برای کار بهتر با الکترولیت‌های جامد بهینه شده‌اند. حتی کاتدهای گوگرد هم در حال آزمایش هستند، به لطف ظرفیت تئوری بسیار بالا که می تواند روزی زمان پرواز را دو یا سه برابر کند.

چگونهباتری های حالت جامدعملیات هواپیماهای بدون سرنشین را تغییر خواهد داد

برای متخصصان هواپیماهای بدون سرنشین، باتری‌های حالت جامد فقط یک ارتقای فناوری نیستند، بلکه راه‌حلی برای برخی از بزرگترین سردردهای صنعت هستند. بیایید تأثیر دنیای واقعی را بشکنیم:

سپس آندها و کاتدها، دیگر اجزای حیاتی هستند. بسیاری از باتری‌های حالت جامد از آندهای فلزی لیتیوم خالص استفاده می‌کنند که چگالی انرژی بیشتری نسبت به آندهای گرافیت در اکثر پهپادهای فعلی دارند. آندهای سیلیکونی گزینه دیگری هستند، زیرا می توانند یون های لیتیوم بیشتری را در خود نگه دارند و آلیاژهای لیتیوم (فکر می کنیم لیتیوم-ایندیوم یا لیتیوم-آلومینیوم) ظرفیت بالا را با دوام مورد نیاز برای پروازهای مکرر متعادل می کنند. در سمت کاتد، برخی از طرح‌ها با مواد آزمایش شده و واقعی مانند اکسید لیتیوم کبالت (LiCoO2) یا NMC غنی از نیکل (لیتیوم نیکل منگنز اکسید کبالت) چسبیده‌اند - اما برای کار بهتر با الکترولیت‌های جامد بهینه شده‌اند. حتی کاتدهای گوگرد هم در حال آزمایش هستند، به لطف ظرفیت تئوری بسیار بالا که می تواند روزی زمان پرواز را دو یا سه برابر کند.

سپس ظرفیت بار وجود دارد. باتری‌های حالت جامد نسبت انرژی به وزن بهتری دارند، بنابراین می‌توانید دنده‌های سنگین‌تری را بدون کاهش زمان پرواز حمل کنید. این کار امکاناتی مانند افزودن دوربین‌های حرارتی با وضوح بالا برای بازرسی‌های صنعتی، بسته‌های تحویل بزرگ‌تر یا حسگرهای اضافی برای نظارت بر محیط‌زیست را باز می‌کند - همه اینها بدون سنگین کردن پهپاد.

ایمنی یک پیروزی بزرگ دیگر است. هواپیماهای بدون سرنشین که بر فراز شهرهای شلوغ یا مناطق حساس پرواز می کنند (مانند پالایشگاه های نفت یا ذخایر حیات وحش) نمی توانند از عهده خرابی باتری برآیند. باتری‌های حالت جامد خطر نشت مایع را از بین می‌برند و خطرات آتش‌سوزی یا انفجار را کاهش می‌دهند و باعث می‌شوند پهپادها در مکان‌های بیشتری کار کنند. و برای هر کسی که در آب و هوای شدید پرواز می کند - چه رشته کوه های سرد یخبندان یا بیابان های سوزان - باتری های حالت جامد عملکرد خود را در محدوده دمایی وسیع تری حفظ می کنند، بنابراین در زمانی که به قابلیت اطمینان بیشتر نیاز دارید، نگران افت ناگهانی برق نباشید.