Dlaczego priorytetowo traktujemy akumulatory półprzewodnikowe w technologii dronów

Obecne ograniczenia w technologii akumulatorów litowo-jonowych uniemożliwiają osiągnięcie równowagi pomiędzy czasem lotu a ładownością.

Entuzjaści dronów nie powinni wybierać między dłuższym utrzymywaniem swoich dronów w powietrzu a wyposażeniem ich w droższe akumulatory. Zespoły reagowania kryzysowego nie powinny być zmuszone do wzywania dronów do ładowania podczas śledzenia rozprzestrzeniania się pożarów.

Baterie półprzewodnikowerozwiązać problemy związane z temperaturą, które od dawna nękają operacje wojskowe, a korzyści wykraczają daleko poza surowe wskaźniki wydajności. Ich elektrolity pozostają stabilne w ekstremalnie niskich temperaturach, zapewniając niezawodne działanie podczas misji zwiadowczych w Arktyce, a jednocześnie wytrzymują ekspozycję na temperaturę 70°C bez ryzyka niekontrolowanej temperatury, które jest plagą konwencjonalnych akumulatorów.

Przegląd najnowszych osiągnięć w technologii akumulatorów półprzewodnikowych podkreśla poprawę bezpieczeństwa, gęstości energii i żywotności cyklicznej.

Baterie półprzewodnikowe stanowią obiecującą nową technologię, która może zrewolucjonizować sposób przechowywania i wykorzystywania energii. W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych, które wykorzystują ciekłe elektrolity do przenoszenia jonów między elektrodami, akumulatory SSB wykorzystują elektrolity stałe, co zapewnia kilka zalet w porównaniu z ich płynnymi odpowiednikami.

Akumulatory SSB oferują wyższą gęstość energii i dłuższą żywotność, są bezpieczniejsze niż akumulatory konwencjonalne i bardziej przyjazne dla środowiska. Dodatkowo, pod pewnymi warunkami, akumulatory SSB mają potencjał szybszego ładowania niż tradycyjne akumulatory i mogą być wykorzystywane w szerokim zakresie zastosowań, od dronów konsumenckich po pojazdy elektryczne.

Baterie półprzewodnikowe stoją przed kilkoma wyzwaniami, przede wszystkim wysokimi kosztami, niestabilnością mechaniczną i interfejsu oraz tworzeniem się dendrytów. W ostatnich latach poczyniono znaczne postępy w rozwoju SSB, a badacze na całym świecie pracują nad pokonaniem pozostałych wyzwań i wprowadzeniem tej technologii na rynek.

Tym samym w dziedzinie akumulatorów półprzewodnikowych nastąpił ogromny postęp, który przybliżył nas do opracowania opłacalnych komercyjnie, wysokowydajnych rozwiązań w zakresie magazynowania energii. Gdy badamy złożony świat materiałów na akumulatory półprzewodnikowe, staje się jasne, że staranny dobór i optymalizacja mają kluczowe znaczenie dla wykorzystania pełnego potencjału tej technologii.

Zalety i wady akumulatorów półprzewodnikowych

Interfejs katoda/elektrolit stały ma kluczowe znaczenie dla procesów elektrochemicznych w akumulatorach półprzewodnikowych, znacząco wpływając na kinetykę transportu jonów. Elektrolity stałe zapewniają doskonałą stabilność termiczną i większą trwałość w porównaniu z elektrolitami ciekłymi. Wydajność materiału wykazuje znaczne różnice ze względu na kilka zmiennych środowiskowych, w tym temperaturę otoczenia, ciśnienie i wilgotność. Oprócz materiałów należy również uwzględnić degradację baterii, która jest kluczowym czynnikiem wpływającym na długoterminową wydajność.

Ładowanie baterii

W porównaniu do ciekłych elektrolitów, akumulatory półprzewodnikowe wykazują lepszą przewodność jonową, umożliwiając szybsze ładowanie. W przeciwieństwie do tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych wykorzystujących ciekłe elektrolity, akumulatory półprzewodnikowe wykorzystują materiały w postaci stałego elektrolitu, aby ułatwić ruch jonów pomiędzy elektrodami.

Co więcej, szybkie ładowanie akumulatorów półprzewodnikowych może być bezpieczniejsze i bardziej niezawodne.

Wpływ na świat rzeczywisty: zwiększone dostawy dronów

Te postępy nie ograniczają się do eksperymentów laboratoryjnych — już zmieniają zastosowania dronów.

Rolnictwo: Drony o wydłużonym czasie pracy baterii mogą w jednym locie pokryć ponad 200 akrów, stale opryskując uprawy lub monitorując stan gleby.

Reagowanie kryzysowe: Drony poszukiwawczo-ratownicze wyposażone w baterie litowe i panele słoneczne (w celu dodatkowego zasilania) mogą pozostawać w powietrzu przez ponad dwie godziny, skanując większe obszary w poszukiwaniu osób zaginionych lub gorących miejsc pożarów.

Logistyka: Drony dostawcze, takie jak Amazon, testują akumulatory półprzewodnikowe, mając na celu loty na dystansie 50 km, aby dostarczać paczki na obszary wiejskie pozbawione dostępu do dróg.

Baterie półprzewodnikoweobiecują fundamentalną zmianę krajobrazu dronów, z potencjałem znacznego wydłużenia wytrzymałości lotu i możliwości wykonywania misji dla platform komercyjnych i cywilnych, zwiększając wydajność różnych zadań.