Baterie półprzewodnikowe do dronów do lotów w zimne dni

Surowe zimne warunki pogodowe zawsze stanowiły poważne wyzwanie dla wydajności i niezawodności bezzałogowych statków powietrznych. Niskie temperatury mogą znacznie zmniejszyć aktywność chemiczną tradycyjnych akumulatorów, prowadząc do gwałtownego spadku ich żywotności, spadków napięcia, a nawet nagłych przerw w dostawie prądu, narażając krytyczne misje lotnicze na ryzyko. Baterie półprzewodnikowe – oferują nam zupełnie nowe rozwiązanie pozwalające przezwyciężyć silne zimno.

Dlaczego niska temperatura jest „największym wrogiem” tradycyjnych akumulatorów do dronów?

Problemy tradycyjnych akumulatorów litowo-polimerowych (LiPo) w niskich temperaturach:

Niskie temperatury mogą znacząco wpłynąć na wydajność akumulatorów dronów, prowadząc do skrócenia czasu lotu i potencjalnie wpływając na Twoją misję.

Zestalanie elektrolitu: W niskich temperaturach ciekły elektrolit wewnątrz akumulatora staje się lepki lub nawet częściowo krzepnie, co znacznie utrudnia prędkość ruchu jonów litu.

Gwałtowny wzrost rezystancji wewnętrznej: Utrudnienie ruchu jonów bezpośrednio prowadzi do wzrostu rezystancji wewnętrznej akumulatora. Aby utrzymać lot, napięcie akumulatora gwałtownie spadnie (spadek napięcia), uruchamiając mechanizm zabezpieczający drona przed niskim poziomem naładowania akumulatora i zmuszając drona do wcześniejszego lądowania.

Poważny spadek pojemności: W środowisku o temperaturze 0°C dostępna pojemność tradycyjnych akumulatorów LiPo może spaść od 30% do 50%. W jeszcze bardziej ekstremalnie niskich temperaturach spadek wydajności jest jeszcze bardziej zdumiewający.

Niebezpieczeństwo ładowania: Ładowanie akumulatorów w niskich temperaturach może spowodować wypłukiwanie litu metalicznego, co może trwale uszkodzić akumulator i stwarzać ryzyko zwarcia i pożaru.

Baterie półprzewodnikowe, jako technologia przejściowa, genialnie integruje zalety tradycyjnych akumulatorów płynnych i akumulatorów całkowicie stałych. Rdzeń polega na zmieszaniu materiałów elektrodowych ze stałymi elektrolitami i niewielką ilością elektrolitu w celu utworzenia półstałej matrycy podobnej do substancji żelowej.

Baterie półprzewodnikoweprzechodzą z laboratorium do czołówki aplikacji. Jak więc dokładnie działa ta długo oczekiwana technologia? Jak zmieni to przyszłość dronów?

Proces pracy akumulatorów półprzewodnikowych jest makroskopowo podobny do akumulatorów litowo-polimerowych, nadal polega na migracji jonów litu pomiędzy elektrodą dodatnią i ujemną. Jednak metody wdrażania na poziomie mikro powodują ogromną różnicę.

Elektrolity stałe: Zwykle są wykonane ze specjalnych materiałów stałych, takich jak ceramika, siarczki lub polimery. Materiały te charakteryzują się wyjątkowo wysoką przewodnością jonową, umożliwiającą szybki przepływ jonów litu, a jednocześnie izolując elektrony, doskonale łącząc dwie główne funkcje przewodzenia i izolacji.

Proces pracy

Kiedy akumulator jest ładowany lub rozładowywany, jony litu (Li⁺) przemieszczają się tam i z powrotem pomiędzy elektrodami dodatnimi i ujemnymi pod wpływem pola elektrycznego przepływającego przez stały elektrolit, który służy jako stały „mostek”. Elektrony (e⁻) przepływają przez obwód zewnętrzny, tworząc w ten sposób prąd elektryczny zasilający bezzałogowy statek powietrzny.

Jednym z kluczowych wyzwań przy projektowaniu akumulatorów półprzewodnikowych, niezależnie od rodzaju użytego elektrolitu stałego, jest optymalizacja interfejsu pomiędzy elektrolitem a elektrodą. W przeciwieństwie do elektrolitów ciekłych, które łatwo przylegają do powierzchni elektrod, elektrolity stałe muszą być starannie zaprojektowane, aby zapewnić dobry kontakt i skuteczny transfer jonów.

ZYEBATTERY zawsze skupiało się na najnowocześniejszych technologiach energetycznych. Uważnie śledzimy rozwój technologii nowej generacji, takich jak akumulatory półprzewodnikowe, i angażujemy się w dostarczanie w przyszłości na rynek bezpieczniejszych i wydajniejszych rozwiązań w zakresie zasilania dronów, pomagając naszym klientom latać wyżej, dalej i bezpieczniej.