Bagaimana bateri lithium keadaan pepejal berfungsi?

Walaupun bateri polimer litium tradisional (LIPO) telah menjadi arus perdana, kesesakan ketumpatan keselamatan dan tenaga mereka menjadi semakin menonjol. Tidak seperti bateri lithium-ion tradisional yang bergantung kepada elektrolit cecair, bateri pepejal mengamalkan pendekatan yang sama sekali berbeza. Reka bentuk inovatif ini dijangka menawarkan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi, keselamatan yang lebih besar dan hayat perkhidmatan yang lebih lama.

Bateri pepejal bergerak dari makmal ke barisan hadapan aplikasi. Jadi, bagaimana sebenarnya teknologi yang sangat dinanti -nantikan ini? Bagaimanakah ia akan mengubah masa depan pesawat?

Proses kerja bateri pepejal adalah makroskopik serupa dengan bateri lithium-polimer, yang masih melibatkan penghijrahan ion litium antara elektrod positif dan negatif. Walau bagaimanapun, kaedah pelaksanaan di peringkat mikro membawa dunia perbezaan.

Elektrolit pepejal: Mereka biasanya diperbuat daripada bahan pepejal khas seperti seramik, sulfida atau polimer. Bahan -bahan ini mempunyai kekonduksian ionik yang sangat tinggi, yang membolehkan ion litium melewati dengan cepat sementara juga menebat elektron, dengan sempurna menggabungkan dua fungsi utama pengaliran dan pengasingan.

Elektrod berkapasiti tinggi

Inovasi anod: Salah satu potensi yang paling menarik dari bateri pepejal adalah keupayaan untuk menggunakan logam litium secara langsung sebagai anod. Ini kerana elektrolit pepejal dapat menghalang pertumbuhan dendrit litium, dan penembusan dendrit melalui pemisah adalah punca utama litar pintas dan kebakaran dalam bateri cecair.

Peningkatan Elektrod Positif: Dengan menggabungkan bahan elektrod positif voltan tinggi dan berkapasiti tinggi (seperti ternary tinggi nikel, berasaskan mangan yang kaya dengan lithium atau bahkan elektrod positif sulfur), potensi tenaga keseluruhan sistem bateri dapat dieksploitasi sepenuhnya.

Proses kerja

Apabila bateri dicas atau dilepaskan, ion lithium (Li⁺) bergerak ke belakang antara elektrod positif dan negatif di bawah pengaruh medan elektrik melalui elektrolit pepejal, yang berfungsi sebagai "jambatan" pepejal. Elektron (E⁻) mengalir melalui litar luaran, dengan itu membentuk arus elektrik untuk menguasai kenderaan udara tanpa pemandu.

Dalam reka bentuk bateri keadaan pepejal, apa yang boleh menggantikan elektrolit cecair?

Dalam bateri lithium-ion tradisional, elektrolit cecair berfungsi sebagai medium untuk penyebaran ion antara anod dan katod semasa mengecas dan menunaikan kitaran. Walau bagaimanapun, reka bentuk bateri keadaan pepejal menggantikan cecair ini dengan bahan pepejal yang melaksanakan fungsi yang sama. Elektrolit pepejal ini boleh dibuat daripada pelbagai bahan, termasuk seramik, polimer atau sulfida.

Pemilihan bahan elektrolit pepejal sangat penting kerana ia secara langsung mempengaruhi prestasi, keselamatan dan pembuatan bateri.

Elektrolit polimer diperbuat daripada bahan organik dan mempunyai satu siri kelebihan yang berbeza:

1. Fleksibiliti: Mereka boleh menyesuaikan diri dengan perubahan jumlah elektrod semasa proses berbasikal.

2.

3. Antara muka yang lebih baik: Mereka biasanya membentuk antara muka yang lebih baik dengan elektrod, dengan itu mengurangkan rintangan.

Salah satu cabaran utama dalam reka bentuk bateri pepejal, tanpa mengira jenis elektrolit pepejal yang digunakan, adalah untuk mengoptimumkan antara muka antara elektrolit dan elektrod. Tidak seperti elektrolit cecair yang mudah mematuhi permukaan elektrod, elektrolit pepejal perlu direka dengan teliti untuk memastikan pemindahan ion hubungan yang baik dan cekap.

Penyelidik sedang meneroka pelbagai strategi untuk memperbaiki antara muka ini, termasuk:

1. Salutan Permukaan: Sapukan salutan nipis pada elektrod atau elektrolit untuk meningkatkan keserasian dan pemindahan ion.

2. Antaramuka Nanostructured: Buat ciri nanoscale di antara muka untuk meningkatkan kawasan permukaan dan meningkatkan pertukaran ion.

3. Perhimpunan yang dibantu tekanan: Tekanan terkawal digunakan semasa proses pemasangan bateri untuk memastikan hubungan yang baik antara komponen.

Kesimpulan:

Prinsip kerja bateri pepejal bukan sekadar penggantian bahan yang mudah, melainkan revolusi paradigma yang beralih dari penghijrahan ion cecair ke konduksi ion keadaan pepejal. Ia memberikan tenaga dengan lebih selamat dan cekap melalui "jambatan ion keadaan pepejal" yang kukuh. Bagi pesawat, ini bukan sekadar menggantikan bateri; Ia menandakan permulaan era penerbangan baru.

Zyebattery sentiasa memberi tumpuan kepada teknologi tenaga canggih. Kami mengikuti perkembangan teknologi generasi akan datang seperti bateri pepejal dan komited untuk menyediakan pasaran dengan penyelesaian kuasa drone yang lebih selamat dan lebih kuat pada masa akan datang, membantu pelanggan kami terbang lebih tinggi, lebih jauh dan lebih selamat.