Paano mapapabuti ng mga semi-solidong baterya ang paglabas sa sarili at pagganap ng baterya?

Sa mga application ng drone tulad ng agrikultura at pagsisiyasat, mabilis na paglabas ng sarili at pag-agaw ng baterya at ang pag-iwas sa pagganap ay matagal nang naging pangunahing mga puntos ng sakit. Sa pamamagitan ng dalawahang mga pambihirang tagumpay sa materyal na pagbabago at matalinong pamamahala,Semi-solid na bateryaay muling tukuyin ang mga pamantayan sa pagiging maaasahan para sa mga sistema ng kuryente ng drone.

Ano ang ginagawang mas ligtas ang semi-solid electrolytes kaysa sa mga likidong electrolyte?

Ang mga semi-solid na electrolyte ay kumakatawan sa isang pangunahing paglukso sa teknolohiya ng baterya. Hindi tulad ng tradisyonal na likidong electrolyte, ang mga semi-solidong baterya ay gumagamit ng mga sangkap na tulad ng gel na pinagsama ang pinakamahusay na mga katangian ng solid at likidong electrolyte. Ang natatanging komposisyon na ito ay nag -aalok ng maraming mga pakinabang sa kaligtasan:

1. Nabawasan ang peligro ng pagtagas: Ang malapot na likas na katangian ng semi-solid na electrolyte ay nagpapaliit sa posibilidad ng pagtagas, isang pangkaraniwang peligro sa kaligtasan sa mga likidong baterya ng electrolyte.

2. Pinahusay na katatagan ng istruktura: Ang mga semi-solidong electrolyte ay nagbibigay ng mahusay na suporta sa mekanikal sa loob ng baterya, binabawasan ang panganib ng mga panloob na maikling circuit na sanhi ng pisikal na pagpapapangit o epekto.

3. Pinahusay na Pamamahala ng Thermal: Ang semi-solid na istraktura ay nagpapadali ng higit na pantay na pamamahagi ng init, na binabawasan ang posibilidad ng mga naisalokal na hotspots na maaaring mag-trigger ng thermal runaway.

4. Maaasahang Retardancy ng Flame: Pinahusay na Paglaban ng Flame-Hindi tulad ng karaniwang lubos na nasusunog na likidong electrolyte, ang mga semi-solidong electrolyte ay nagpapakita ng makabuluhang mas mababang mga indeks ng pagkasunog.

Mga pangunahing kadahilanan na nakakaapekto sa self-discharge sa mga semi-solidong baterya

1. Ang komposisyon ay gumaganap ng isang kritikal na papel sa pagtukoy ng mga rate ng paglabas sa sarili. Ang balanse sa pagitan ng mga solid at likidong sangkap ay nakakaimpluwensya sa kadaliang kumilos ng ion at ang posibilidad ng masamang reaksyon.

2. Ang temperatura ay makabuluhang nakakaapekto sa mga rate ng paglabas sa sarili sa lahat ng mga uri ng baterya, kabilang ang mga semi-solidong baterya. Ang mas mataas na temperatura ay karaniwang nagpapabilis sa mga reaksyon ng kemikal at pinatataas ang kadaliang kumilos ng ion, na humahantong sa mas mabilis na paglabas sa sarili.

3. Ang estado ng singil ng baterya (SOC) ay nakakaapekto sa rate ng paglabas ng sarili. Ang mga baterya na nakaimbak sa mas mataas na antas ng SOC ay madalas na nakakaranas ng mas mabilis na paglabas sa sarili dahil sa pagtaas ng potensyal para sa mga reaksyon sa gilid.

4. Ang mga impurities o mga kontaminado sa electrolyte o electrode na materyales ay mapabilis ang paglabas sa sarili. Ang mga hindi kanais -nais na sangkap ay maaaring makapagpapagana ng mga reaksyon sa gilid o lumikha ng mga landas para sa paggalaw ng ion.

5. Ang interface sa pagitan ng mga electrodes at ang semi-solid electrolyte ay isang kritikal na rehiyon na nakakaapekto sa paglabas sa sarili. Ang katatagan ng interface na ito ay nakakaimpluwensya sa pagbuo ng mga proteksiyon na layer.

6. Ang kasaysayan ng pagbibisikleta ng baterya ay nakakaapekto sa mga katangian ng self-discharge. Ang paulit-ulit na singilin at paglabas ay nagdudulot ng mga pagbabago sa istruktura sa mga electrodes at electrolyte, na potensyal na mababago ang mga rate ng paglabas sa sarili sa paglipas ng panahon.

Semi-solid na bateryaPanatilihin ang higit sa 80% na kapasidad pagkatapos ng 1000-1200 cycle sa pamamagitan ng matatag na mga pelikula ng SEI at mga disenyo ng anti-dendrite. Ito ay nagpapalawak ng mga siklo ng kapalit ng baterya mula sa anim na buwan hanggang sa higit sa dalawang taon. Ang susi ay namamalagi sa mataas na mekanikal na lakas ng semi-solid electrolyte, na pinipigilan ang paglago ng lithium dendrite.

Ang mga semi-solid na baterya ay nagbabawas ng likidong nilalaman ng electrolyte sa 5%-10%, na may natitirang binubuo ng isang three-dimensional na balangkas ng network ng polymer gel at ceramic particle. Ang istraktura na ito ay gumaganap tulad ng isang filter ng katumpakan: tinitiyak nito ang transportasyon ng ion sa panahon ng singilin/paglabas sa pamamagitan ng patuloy na mga channel ng ion habang makabuluhang binabawasan ang mga rate ng pagsasabog ng ion sa mga panahon ng pahinga.

Ang tumpak na regulasyon ng Intelligent BMS (Battery Management System) ay nagbibigay ng pinahusay na katiyakan sa kaligtasan.

Nilagyan ng isang Kalman filter na batay sa adaptive na sistema ng pamamahala ng baterya, ang semi-solid na baterya ay sinusubaybayan ang mga pagbabago sa microcurrent sa real time at awtomatikong isinaaktibo ang mode na may mababang lakas na proteksyon sa pagtuklas ng mga hindi normal na pagtaas ng self-discharge.

Sa pamamagitan ng tumpak na pagmomolde ng mga katangian ng temperatura-boltahe-self-discharge ng baterya, ang system ay dinamikong inaayos ang estado ng pagpapatakbo ng pagbabalanse ng circuit, na binabawasan ang pangkalahatang pagkonsumo ng kuryente sa ibaba ng 50μA sa panahon ng pag-iimbak ng drone. Pinapababa nito ang rate ng self-discharge ng baterya ng sarili ng 20%-30%.

Konklusyon:

Ang kasalukuyang pananaliksik sa teknolohiya ng semi-solid na baterya ay nakatuon sa pagbuo ng mga advanced na form ng electrolyte upang mapahusay ang katatagan at mabawasan ang paglabas sa sarili. Maaaring kabilang dito ang mga nobelang polymer gel electrolyte o hybrid system na pinagsama ang mga pakinabang ng solid at likidong mga sangkap. Sa pamamagitan ng pag-optimize ng komposisyon ng electrolyte, ang mga baterya na may mas mababang mga rate ng paglabas sa sarili ay maaaring makagawa nang walang pag-kompromiso sa pagganap.

Habang ang pananaliksik sa larangan na ito ay patuloy na sumulong, inaasahan namin ang karagdagang mga pagpapabuti sa mga rate ng paglabas sa sarili at pangkalahatang pagganap ng baterya.