Nabababa ba ang mga solid state na baterya?

Nabababa ba ang Solid State Baterya? Oo — Ngunit Iba sa Inaasahan Mo

Ang bawat baterya ay bumababa. Ang sinumang nagbebenta sa iyo ng baterya na hindi ay hindi nagbebenta sa iyo ng baterya — nagbebenta sila sa iyo ng isang kuwento. Ang tunay na tanong para sa mga UAV operator ay hindi kungmga solidong bateryabumababa, ngunit kung paano sila bumababa, gaano kabilis, at kung ang pattern ng pagkasira na iyon ay mas mabuti o mas masahol pa para sa mga komersyal na operasyon kaysa sa kung ano ang nakasanayan mo sa mga lithium polymer pack.

Ang mga sagot sa lahat ng 3 ay mas kapaki-pakinabang kaysa sa isang simpleng oo o hindi.

Paano Nababawasan ang mga Baterya ng Maginoo LiPo

Upang maunawaan kung bakit naiiba ang solid state degradation, nakakatulong na malaman ang mga pangunahing mekanismo na naglilimita sa buhay ng baterya ng LiPo.

Ang electrolyte oxidation ay ang nangingibabaw na pangmatagalang daanan ng pagkasira sa karamihan ng mga cell ng LiPo. Ang likidong organikong electrolyte ay mabagal na tumutugon sa mga ibabaw ng electrode sa mga paulit-ulit na pag-charge-discharge cycle, na bumubuo ng isang layer na tinatawag na solid electrolyte interphase (SEI). Ang layer na ito ay unti-unting pinapataas ang panloob na resistensya at kumonsumo ng lithium na hindi na maaaring lumahok sa pag-iimbak ng enerhiya — binabawasan ang ikot ng kapasidad ayon sa ikot.

Ang Lithium plating ay nangyayari sa panahon ng mabilis na pag-charge o mababang temperatura na pagcha-charge, kapag ang mga lithium ions ay dumating sa graphite anode nang mas mabilis kaysa sa maaari nilang masipsip. Ang metallic lithium ay nagdeposito sa anode surface, binabawasan ang kapasidad at pinapataas ang panganib ng panloob na mga short circuit sa paglipas ng panahon.

Nangyayari ang pagkapagod sa istruktura ng cathode habang ang paulit-ulit na pagpapalawak at pag-urong ng mga materyales sa elektrod habang nagbibisikleta ay nagdudulot ng microscopic cracking sa mga particle ng cathode — binabawasan ang surface area na magagamit para sa pagpapalitan ng ion at unti-unting nililimitahan ang kapasidad.

Ang lahat ng 3 ng mga mekanismong ito ay pinagsama. Ang isang LiPo pack sa 400 cycle ay hindi lang mas luma — ito ay naipon na pinsala mula sa lahat ng 3 pathway nang sabay-sabay.

PaanoMga Baterya ng Solid StateMag-degrade nang Iba

Ang pag-alis ng likidong electrolyte ay nagbabago kung aling mga mekanismo ng pagkasira ang aktibo at kung gaano kabilis ang pag-unlad ng mga ito.

Ang electrolyte oxidation ay kapansin-pansing nabawasan. Ang mga solidong electrolyte ay hindi tumutugon sa mga ibabaw ng electrode sa parehong paraan na ginagawa ng mga likidong electrolyte. Ang pagbuo ng SEI na kumukonsumo ng kapasidad ng lithium sa mga cell ng LiPo ay hindi nabubuo o mas mabagal na nabubuo sa mga solid state na cell. Ito ang pangunahing dahilan kung bakit ang mga solid state na baterya ay nagpapakita ng mas mahusay na pagpapanatili ng kapasidad sa higit pang mga cycle — hindi nawawala ang lithium sa paglago ng SEI sa parehong rate.

Nagbabago ang dynamics ng Lithium plating. Sa solid state cells na gumagamit ng lithium metal anodes, lithium plates at strips na likas bilang bahagi ng normal na operasyon. Ang solid electrolyte ay nagbibigay ng pisikal na hadlang laban sa pagtagos ng dendrite na hindi magagawa ng mga likidong electrolyte — na ayon sa teorya ay nagbibigay-daan sa mas mabilis na pag-charge nang walang parehong panganib sa pagkasira na nauugnay sa plating na naglilimita sa mga rate ng pagsingil ng LiPo.

Lumilitaw ang isang bagong mekanismo ng pagkasira: delamination ng interface. Ito ang hamon na tiyak sa solid state chemistry. Habang lumalawak at kumukurot ang mga electrodes habang nagbibisikleta, hindi dumadaloy ang solid electrolyte upang mapanatili ang contact tulad ng ginagawa ng isang likidong electrolyte. Maaaring magkaroon ng mga mikroskopikong gaps sa pagitan ng mga ibabaw ng electrode at electrolyte — tumataas ang resistensya at nagpapababa ng kahusayan sa paglilipat ng ion. Sa kasalukuyang-generation na solid state na mga UAV na baterya, ang pamamahala ng interface na ito ay isa sa mga pangunahing hamon sa engineering na nakakaapekto sa cycle life.

Ano ang Kahulugan Nito para sa Mga Operator ng UAV sa Practice

Ang netong epekto ng iba't ibang mekanismo ng pagkasira na ito:solid state na baterya sa mga komersyal na UAV applicationkaraniwang nagpapakita ng mas mabagal na pagkupas ng kapasidad bawat cycle kaysa sa katumbas na mga LiPo pack — 600 hanggang 900 na cycle sa 80% na pagpapanatili ng kapasidad kumpara sa 300 hanggang 500 para sa LiPo sa ilalim ng maihahambing na mga kondisyon.

Ngunit ang pagkasira ay hindi invisible o zero. Ang mga solid state pack ay nawawalan ng kapasidad sa paglipas ng panahon. Ang rate ay mas mabagal, ang mga mekanismo ay iba, at ang end-of-life na gawi ay karaniwang mas predictable — ngunit ang mga operator na nagpaplano ng mga iskedyul ng pagpapalit ay kailangan pa ring isaalang-alang ang pagkasira sa halip na ipagpalagay na ang mga solid state pack ay tumatakbo nang walang hanggan.

Ang mas predictable na degradation curve ng solid state na mga baterya ay talagang kapaki-pakinabang para sa pamamahala ng fleet. Ang paghina ng kapasidad sa mga solid state na cell ay malamang na maging mas linear at hindi gaanong madaling kapitan ng mga biglaang pagbaba na kung minsan ay ipinapakita ng mga tumatandang LiPo pack kapag ang naipon na pinsala sa SEI ay umabot sa isang limitasyon. Ang linearity na iyon ay ginagawang mas madaling pagpaplano ang pagpapalit ng timing.

Dokumentasyon ng Degradasyon ng ZYEBATTERY

ZYEBATTERYnagbibigay ng cycle life at capacity retention data para sa solid state lithium ion at high-performance lithium polymer UAV na mga baterya batay sa tunay na operating condition testing — hindi lang sa laboratory ideals. Para sa mga operator na nagtatayo ng mga kapalit na badyet at mga iskedyul ng pamamahala ng fleet, ang pag-alam sa aktwal na degradation curve ay mahalaga gaya ng pag-alam sa panimulang pagganap.

Ang mga solid state na baterya ay bumababa. Ginagawa lang nila ito nang mas mabagal, mas predictably, at para sa iba't ibang mga kadahilanan kaysa sa mga LiPo pack na ginagamit ng karamihan sa mga operator na palitan.