آیا باتری های حالت جامد از گرافیت استفاده می کنند؟

آیا باتری های حالت جامد از گرافیت استفاده می کنند؟

پاسخ بستگی دارد - و برای آن مهم استعملکرد پهپاد

اکثر افرادی که این سوال را می پرسند سعی می کنند بفهمند که در واقع در یک باتری حالت جامد در مقابل باتری معمولی چه چیزی وجود دارد. دانستن این موضوع منطقی است، به خصوص اگر تصمیمات خرید را بر اساس ادعاهای عملکردی مبنی بر تراکم انرژی، عمر چرخه یا قابلیت شارژ مرجع می گیرید.

پاسخ مستقیم: برخیباتری های حالت جامداز آندهای گرافیت استفاده کنید، و برخی از آن استفاده نمی کنند. نوع مورد نظر شما به طور قابل توجهی بر مزیت های عملکردی که می توانید انتظار داشته باشید تأثیر می گذارد - و درک تفاوت کمک می کند تا زبان بازاریابی را که اغلب چیزی را که واقعاً خریداری می کنید پنهان می کند، کاهش دهد.

چرا گرافیت در باتری های لیتیومی معمولی اهمیت دارد؟

در باتری های لیتیوم پلیمری و لیتیوم یونی استاندارد، گرافیت ماده آند پیش فرض است. یون‌های لیتیوم در طول شارژ شدن در ساختار گرافیت قرار می‌گیرند - اساساً بین لایه‌های اتم‌های کربن لغزش می‌کنند - و در هنگام تخلیه دوباره به بیرون آزاد می‌شوند. گرافیت فراوان، نسبتاً ارزان، مشخصه خوبی است و 30 سال است که ماده استاندارد آند صنعت بوده است.

محدودیت گرافیت سقف ذخیره انرژی آن است. هر واحد گرافیت تنها می تواند تعداد ثابتی یون لیتیوم را بر اساس ساختار کریستالی خود در خود جای دهد. این محدودیت سقفی را برای چگالی انرژی هر باتری با استفاده از آند گرافیتی تعیین می کند - تقریباً 200 تا 260 وات ساعت بر کیلوگرم در سطح بسته برای باتری های لیتیوم پلیمری با کیفیت که در حال حاضر تولید می شوند.

حالت جامد نسل اول: آندهای گرافیت هنوز موجود است

اولین مورد تجاری قابل دوامباتری های حالت جامد- از جمله بسیاری از باتری های UAV حالت جامد موجود در حال حاضر - آندهای گرافیتی را نگه دارید و فقط الکترولیت را جایگزین کنید. الکترولیت آلی مایع با یک ماده جامد تعویض می شود، اما ساختار الکترود قابل تشخیص است.

این رویکرد عملی است زیرا به سازندگان اجازه می‌دهد تا فرآیندهای تولید الکترود موجود را به جای توسعه فرآیندهای کاملا جدید تطبیق دهند. الکترولیت جامد همچنان بهبودهای ایمنی و چرخه معنی‌داری را نسبت به معادل‌های الکترولیت مایع ارائه می‌کند - خطر فرار حرارتی را از الکترولیت مایع قابل اشتعال حذف می‌کند و تشکیل SEI را کاهش می‌دهد که آندهای گرافیت را در سلول‌های LiPo در طول زمان تخریب می‌کند.

چیزی که این طراحی ارائه نمی دهد، مزیت حداکثر چگالی انرژی است که با فناوری حالت جامد مرتبط است. با آندهای گرافیت، سقف ذخیره انرژی مشابه باتری های لیتیوم یون معمولی است. بهبود چگالی انرژی در سطح بسته عمدتاً ناشی از کاهش وزن الکترولیت و بسته‌بندی محکم‌تر است تا اینکه اساساً ظرفیت آند بالاتر باشد.

حالت جامد نسل بعدی: آندهای فلزی لیتیوم بدون گرافیت

نسخه فن آوری باتری حالت جامد که اعداد چگالی انرژی را که در سرفصل های صنعت ظاهر می شود ارائه می دهد، گرافیت را به طور کامل با آندهای فلزی لیتیوم جایگزین می کند.

فلز لیتیوم تقریباً 10 برابر بیشتر از گرافیت در هر گرم انرژی ذخیره می کند. یک باتری با آند فلزی لیتیوم به جای آند گرافیتی از نظر تئوری می تواند چگالی انرژی به طور چشمگیری بالاتری داشته باشد - جایی که ارقام 350 تا 400+ Wh/kg برای باتری های حالت جامد پیشرفته از آنجا ناشی می شود.

الکترولیت جامد برای این طراحی ضروری است. در باتری‌های الکترولیت مایع، آندهای فلزی لیتیوم رشد دندریت ایجاد می‌کنند - رشته‌های فلزی که در نهایت باعث اتصال کوتاه می‌شوند. الکترولیت های جامد یک مانع فیزیکی ایجاد می کنند که نفوذ دندریت را سرکوب می کند و آندهای فلزی لیتیوم را به گونه ای که در سلول های لیتیوم پلیمری معمولی نیستند زنده می کند.

این معماری است که هم مزیت چگالی انرژی و هم بهبود مشخصات ایمنی مرتبط با باتری های حالت جامد را در حداکثر توان خود ارائه می دهد.

این به چه معناست هنگام ارزیابی باتری های پهپاد حالت جامد

هنگامی که یک سازنده محصول خود را به عنوان یک باتری حالت جامد توصیف می کند، سؤال گرافیت به طور خاص ارزش پرسیدن دارد:

آیا این باتری از آند گرافیت استفاده می کند یا آند فلز لیتیوم؟

یک باتری حالت جامد آند گرافیتی ایمنی و عمر چرخه‌ای بهتری نسبت به LiPo ارائه می‌کند - مزایای معنی‌دار - اما نه حداکثر بهبود چگالی انرژی که فناوری قادر به انجام آن است. باتری حالت جامد لیتیوم فلزی آند مزیت چگالی انرژی کامل را در کنار بهبودهای ایمنی ارائه می دهد.

برای اپراتورهای پهپاد که در آن استقامت محدودیت اصلی است، این تمایز تعیین می کند که آیا ارتقاء حالت جامد واقعاً زمان پرواز را به طور معناداری افزایش می دهد یا اساساً ایمنی و طول عمر را بدون تغییر معادله انرژی بهبود می بخشد.

معماری باتری پهپاد حالت جامد ZYEBATTERY

ZYEBATTERYباتری‌های UAV لیتیوم یون حالت جامد با معماری آند مستند را توسعه می‌دهد - زیرا برای اپراتورهایی که ادعاهای چگالی انرژی را در بین تامین‌کنندگان مقایسه می‌کنند، دانستن اینکه آیا این ادعاها بر اساس گرافیت یا طراحی آند فلز لیتیوم است، بخشی از درک آنچه در واقع می‌خرید است.

سوال گرافیت برای هر باتری حالت جامد پاسخ خاصی دارد. قبل از تصمیم گیری برای خرید، مطمئن شوید که آن را دارید.