Paano gumagana ang isang solid state na baterya?

Paano ba ang aSolid State BatteryTrabaho? Isang Plain Explanation para sa UAV Operators

Pag-unawa kung paano asolid state na bateryahindi nangangailangan ng chemistry degree ang mga gawa. Nangangailangan ito ng pag-unawa sa 1 pangunahing pagkakaiba mula sa mga bateryang pamilyar ka na — at pagkatapos ay sundin ang lohika kung ano ang nagbabago sa pagkakaibang iyon.

Narito ang pinakamalinaw na paliwanag ng solid state na pagpapatakbo ng baterya, na isinulat para sa mga taong nagpapalipad ng mga drone kaysa sa mga taong gumagawa nito.

Magsimula sa Ginagawa ng Bawat Baterya

Bawat baterya — baterya ng telepono,baterya ng drone, baterya ng kotse — ginagawa ang parehong pangunahing trabaho. Nag-iimbak ito ng kemikal na enerhiya at ginagawang elektrikal na enerhiya kapag hinihiling.

Sa loob ng bawat baterya ng lithium ay 3 mahahalagang bahagi: isang positibong electrode na tinatawag na cathode, isang negatibong electrode na tinatawag na anode, at isang gitnang layer na tinatawag na electrolyte na nasa pagitan ng mga ito. Habang nagcha-charge, lumilipat ang mga lithium ions mula sa cathode, sa pamamagitan ng electrolyte, at papunta sa anode — nag-iimbak ng enerhiya sa kaayusang iyon. Sa panahon ng paglabas, ang mga ion na iyon ay gumagalaw pabalik sa kabilang direksyon, at ang enerhiya na inilabas sa paggalaw na iyon ay nagpapagana sa mga motor ng drone.

Ang trabaho ng electrolyte ay tiyak: hayaang dumaan ang mga lithium ions, ngunit harangan ang mga electron. Ang mga electron ay kailangang maglakbay sa panlabas na circuit — sa pamamagitan ng mga motor controller, motor, at flight electronics — na kung paano sila gumagawa ng kapaki-pakinabang na gawain. Kung ang mga electron ay maaaring direktang tumawid sa electrolyte, ang baterya ay mag-short-circuit kaagad.

Ano ang Naiiba sa Solid State

Sa mga kumbensyonal na baterya ng lithium polymer, ang electrolyte ay isang likido o gel — partikular, isang organikong solvent na naglalaman ng mga dissolved lithium salts. Ito ay gumagana nang maayos. Ito rin ay nasusunog, sensitibo sa temperatura, at bumababa sa paglipas ng panahon sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon sa mga ibabaw ng electrode.

Pinapalitan ng solid state na baterya ang likidong iyon ng solidong materyal. Ang solid electrolyte ay gumagawa pa rin ng eksaktong parehong trabaho - hinahayaan ang mga lithium ions na dumaan habang hinaharangan ang mga electron - ngunit ginagawa ito sa pamamagitan ng isang kakaibang pisikal na mekanismo.

Sa halip na ang mga ion ay naaanod sa pamamagitan ng likido, sila ay gumagalaw sa isang mala-kristal o amorphous na solidong istraktura, na lumulukso sa pagitan ng mga lugar na nagdadala ng ion sa loob ng materyal. Depende sa electrolyte chemistry, ang mga solidong materyales na iyon ay maaaring mga ceramics (tulad ng LLZO - lithium lanthanum zirconium oxide), polymer, o sulfide compound. Ang bawat isa ay may iba't ibang kondaktibiti ng ion, pagganap ng temperatura, at mga katangian ng pagmamanupaktura.

Ano ang Nagbabago Tungkol sa Pagganap

Dahil solid na ngayon ang electrolyte, maraming bagay ang nagbabago nang sabay-sabay:

Ang panganib ng sunog ay makabuluhang bumababa. Ang organikong solvent na ginagawang nasusunog ang mga likidong electrolyte ay wala. Walang mag-aapoy sa thermal runaway sequence na nagdudulot ng pagkasunog ng baterya ng lithium. Ang isang solid state cell na nasira ng mekanikal ay nawawalan ng paggana sa halip na maging isang panganib sa sunog.

Ang cell ay maaaring tumanggap ng lithium metal anode. Sa mga liquid-electrolyte na baterya, ang lithium metal anodes ay nagdudulot ng paglaki ng dendrite — mga metal na filament na kalaunan ay nag-short-circuit sa cell. Ang mga solid electrolyte ay sapat na siksik upang pisikal na harangan ang pagtagos ng dendrite, na ginagawang mabubuhay ang mga anod ng lithium metal. Ang Lithium metal ay nag-iimbak ng humigit-kumulang 10 beses na mas maraming enerhiya sa bawat gramo kaysa sa mga graphite anode na ginagamit sa mga kumbensyonal na baterya — na siyang pinagmumulan ng solid state na mga bentahe sa density ng enerhiya ng baterya.

Bumabagal ang pagkasira. Ang mga likidong electrolyte ay unti-unting tumutugon sa mga ibabaw ng electrode sa daan-daang mga siklo ng pagsingil, na bumubuo ng mga layer na nagpapataas ng panloob na resistensya at nagpapababa ng kapasidad. Ang mga solid electrolyte ay mas chemically stable, mas mabagal ang reaksyon sa mga electrode materials. Ang katatagan na iyon ang dahilan kung bakit ang mga solid state na baterya ay nagpapakita ng mas mahabang cycle ng buhay sa ilalim ng maihahambing na mga kondisyon ng operating.

Ano ang Hindi Nagbago

Ang pangunahing operasyon — mga lithium ions na pabalik-balik sa pagitan ng cathode at anode sa pamamagitan ng isang electrolyte — ay kapareho ng bawat baterya ng lithium na ginamit mo noon. Ang hanay ng boltahe ay magkatulad. Ang proseso ng pagsingil at pagdiskarga ay sumusunod sa parehong mga prinsipyo. Ang baterya ay nangangailangan pa rin ng sistema ng pamamahala ng baterya upang masubaybayan ang mga boltahe ng cell, pamahalaan ang pagbabalanse, at protektahan laban sa mga kundisyon ng pang-aabuso.

Ang solid state ay hindi ibang uri ng pag-iimbak ng enerhiya. Pareho itong uri, na may 1 bahagi — ang electrolyte — na muling idinisenyo sa paraang nag-aalis ng pinakamahahalagang limitasyon ng kumbensyonal na kemikal ng baterya ng lithium.

Mga Solid State UAV Baterya ng ZYEBATTERY

ZYEBATTERYbumubuo ng solid state lithium ion at high-performance na lithium polymer UAV na mga baterya para sa mga komersyal na aplikasyon ng drone. Ang pag-unawa sa kung paano gumagana ang teknolohiya ay ang panimulang punto para maunawaan kung bakit naiiba ang mga katangian ng pagganap — at para sa paggawa ng mga desisyon sa baterya batay sa tunay na pag-unawa sa halip na mga spec sheet na numero lamang.