Bagaimana bateri keadaan pepejal berfungsi?

Bagaimanakah aBateri Keadaan PepejalKerja? Penjelasan Biasa untuk Pengendali UAV

Memahami bagaimana abateri keadaan pepejalkerja tidak memerlukan ijazah kimia. Ia memerlukan pemahaman 1 perbezaan utama daripada bateri yang anda sudah biasa dengan — dan kemudian mengikut logik perubahan perbezaan itu.

Berikut ialah penjelasan paling jelas tentang operasi bateri keadaan pepejal, yang ditulis untuk orang yang menerbangkan dron dan bukannya orang yang membinanya.

Mulakan Dengan Perkara yang Dilakukan Setiap Bateri

Setiap bateri — bateri telefon,bateri dron, bateri kereta — melakukan kerja asas yang sama. Ia menyimpan tenaga kimia dan menukarkannya kepada tenaga elektrik apabila diminta.

Di dalam setiap bateri litium terdapat 3 komponen penting: elektrod positif dipanggil katod, elektrod negatif dipanggil anod, dan lapisan tengah dipanggil elektrolit yang terletak di antara mereka. Semasa pengecasan, ion litium bergerak dari katod, melalui elektrolit, dan ke dalam anod — menyimpan tenaga dalam susunan itu. Semasa nyahcas, ion tersebut bergerak kembali ke arah yang bertentangan, dan tenaga yang dikeluarkan dalam pergerakan itu menggerakkan motor dron.

Tugas elektrolit adalah khusus: biarkan ion litium melalui, tetapi menghalang elektron. Elektron perlu bergerak melalui litar luaran — melalui pengawal motor, motor dan elektronik penerbangan — iaitu cara mereka melakukan kerja yang berguna. Jika elektron boleh menyeberangi elektrolit secara langsung, bateri akan litar pintas serta-merta.

Perkara yang Membuatkan Keadaan Pepejal Berbeza

Dalam bateri polimer litium konvensional, elektrolit ialah cecair atau gel — khususnya, pelarut organik yang mengandungi garam litium terlarut. Ia berfungsi dengan baik. Ia juga mudah terbakar, sensitif suhu dan merosot dari semasa ke semasa melalui tindak balas kimia dengan permukaan elektrod.

Bateri keadaan pepejal menggantikan cecair itu dengan bahan pepejal. Elektrolit pepejal masih melakukan kerja yang sama - membiarkan ion litium berlalu sambil menyekat elektron - tetapi ia melakukannya melalui mekanisme fizikal yang berbeza secara asas.

Daripada ion yang hanyut melalui cecair, ia bergerak melalui struktur pepejal kristal atau amorfus, melompat antara tapak pengalir ion dalam bahan. Bergantung pada kimia elektrolit, bahan pepejal tersebut mungkin seramik (seperti LLZO - litium lanthanum zirkonium oksida), polimer atau sebatian sulfida. Setiap satu mempunyai kekonduksian ion yang berbeza, prestasi suhu, dan ciri pembuatan.

Perkara yang Berubah Tentang Prestasi

Kerana elektrolit kini pepejal, beberapa perkara berubah serentak:

Risiko kebakaran menurun dengan ketara. Pelarut organik yang menjadikan elektrolit cecair mudah terbakar tidak ada. Tiada apa-apa untuk dinyalakan dalam urutan pelarian haba yang menyebabkan kebakaran bateri litium. Sel keadaan pepejal yang rosak secara mekanikal kehilangan fungsi dan bukannya menjadi bahaya kebakaran.

Sel boleh menampung anod logam litium. Dalam bateri cecair-elektrolit, anod logam litium menyebabkan pertumbuhan dendrit - filamen logam yang akhirnya menyebabkan litar pintas sel. Elektrolit pepejal cukup padat untuk menyekat penembusan dendrit secara fizikal, menjadikan anod logam litium berdaya maju. Logam litium menyimpan kira-kira 10 kali lebih banyak tenaga setiap gram daripada anod grafit yang digunakan dalam bateri konvensional — yang merupakan sumber kelebihan ketumpatan tenaga bateri keadaan pepejal.

Degradasi semakin perlahan. Elektrolit cecair bertindak balas secara beransur-ansur dengan permukaan elektrod sepanjang beratus-ratus kitaran cas, membentuk lapisan yang meningkatkan rintangan dalaman dan mengurangkan kapasiti. Elektrolit pepejal lebih stabil secara kimia, bertindak balas dengan lebih perlahan dengan bahan elektrod. Kestabilan itulah sebabnya bateri keadaan pepejal menunjukkan hayat kitaran yang lebih lama di bawah keadaan operasi yang setanding.

Apa yang Tidak Berubah

Operasi asas — ion litium bergerak ke sana ke mari antara katod dan anod melalui elektrolit — adalah sama dengan setiap bateri litium yang anda gunakan sebelum ini. Julat voltan adalah serupa. Proses pengecasan dan pelepasan mengikut prinsip yang sama. Bateri masih memerlukan sistem pengurusan bateri untuk memantau voltan sel, mengurus pengimbangan dan melindungi daripada keadaan penyalahgunaan.

Keadaan pepejal bukanlah jenis simpanan tenaga yang berbeza. Ia adalah jenis yang sama, dengan 1 komponen — elektrolit — direka bentuk semula dengan cara yang menghilangkan had paling ketara kimia bateri litium konvensional.

Bateri UAV Keadaan Pepejal ZYEBATTERY

ZYEBATTERYmembangunkan ion litium keadaan pepejal dan bateri UAV polimer litium berprestasi tinggi untuk aplikasi dron komersial. Memahami cara teknologi berfungsi ialah titik permulaan untuk memahami sebab ciri prestasi berbeza — dan untuk membuat keputusan bateri berdasarkan pemahaman sebenar dan bukannya nombor helaian spesifikasi sahaja.