Қатты күйдегі дрон батареясының ішінде қандай материалдар бар? Практикалық талдау

Егер сіз FPV ұшқышсыз ұшқыштарымен немесе коммерциялық ұшқышсыз операциялармен айналыссаңыз, сіз шуыл естідіңіз: қатты күйдегі ұшқышсыз батареялар - болашақ. Үлкен қауіпсіздік, ұзағырақ қызмет ету және жоғары энергия тығыздығы туралы уәде бере отырып, олар ойынды өзгертетін сияқты. Бірақ олар нақты неден жасалған? Олардың қазіргі біз қолданатын қарапайым литий-полимерлі (LiPo) батареяларынан қандай айырмашылығы бар?

Қатты күйдегі батареяның ішіндегі негізгі материалдарды және олардың дронның өнімділігі үшін неге маңызды екенін талдап көрейік.

Негізгі айырмашылық:Қатты және сұйық

Біріншіден, жылдам праймер. Стандартты LiPo аккумуляторында сұйық немесе гель тәрізді электролит бар. Бұл тұтанғыш электролит қауіптің негізгі көзі болып табылады (ойлау ісік, өрттер). Қатты күйдегі батарея, аты айтып тұрғандай, қатты электролит пайдаланады. Бұл жалғыз өзгеріс материалдық инновациялар каскадын тудырады.

Негізгі материалды құраушылар аҚатты күйдегі дрон батареясы

1. Қатты электролит (инновацияның жүрегі)

Бұл анықтаушы материал. Ол электронды изолятор бола отырып, литий иондарын жақсы өткізуі керек. Зерттелетін жалпы түрлерге мыналар жатады:

Керамика: LLZO (литий лантан цирконий оксиді) сияқты материалдар. Олар жоғары иондық өткізгіштік пен тамаша тұрақтылықты ұсынады, бұл оларды термиялық қашудан өте қауіпсіз етеді - апатқа ұшырауы мүмкін дрон батареялары үшін үлкен плюс.

Қатты полимерлер: кейбір қолданыстағы батареяларда қолданылатын материалдардың жетілдірілген нұсқаларын ойлап көріңіз. Олар икемді және өндіруге оңай, бірақ көбінесе жылырақ температурада жұмыс істеу керек.

Сульфид негізіндегі көзілдірік: олардың сұйық электролиттермен бәсекелесетін керемет ион өткізгіштігі бар. Дегенмен, олар өндіріс кезінде ылғалға сезімтал болуы мүмкін.

Ұшқыштар үшін: Қатты электролит неге бұл батареялар қауіпсіз және сұйық электролиттермен байланысты тәуекелдерсіз жылдам зарядтауға қабілетті.

2. Электродтар (анод және катод)

Мұндағы материалдарды одан әрі итеруге болады, себебі қатты электролит тұрақтырақ.

Анод (теріс электрод): Зерттеушілер металл литийді пайдалана алады. Бұл үлкен мәміле. Бүгінгі LiPos-да анод әдетте графит болып табылады. Таза литий металын пайдалану қатты күйдегі дрон батареясының энергия тығыздығын күрт арттыра алады, яғни кішірек, жеңілірек қаптамада бірдей салмақ немесе бірдей қуат үшін көбірек ұшу уақытын білдіреді.

Катод (оң электрод): Бұл қазіргі жоғары өнімді батареяларға ұқсас болуы мүмкін (мысалы, NMC - литий никель марганец кобальт оксиді), бірақ қатты электролит интерфейсімен тиімді жұмыс істеу үшін оңтайландырылған.

Ұшқыштар үшін: Литий металды анод уәде етілген «2x ұшу уақыты» тақырыптарының құпия тұздығы болып табылады. Жеңіл, энергиясы көп пакеттер дрон дизайнын түбегейлі өзгерте алады.

3. Интерфейс қабаттары және кеңейтілген композиттер

Бұл инженерлік сынақ. Сынғыш қатты электролит пен электродтар арасындағы тамаша, тұрақты интерфейсті алу қиын. Мұндағы материалтану мыналарды қамтиды:

Қорғаныс жабындары: қажетсіз реакциялардың алдын алу үшін электродтарға қолданылатын ультра жұқа қабаттар.

Композиттік электролиттер: Кейде керамикалық және полимерлі материалдардың қоспасы өткізгіштік, икемділік және өндірістің қарапайымдылығын теңестіру үшін қолданылады.

Неліктен бұл материалдар сіздің дроныңыз үшін маңызды?

«Дронға арналған қатты күйдегі батарея» қолданбаларын көргенде, материал таңдау пайдаланушының артықшылықтарына тікелей аударылады:

Бірінші қауіпсіздік: тұтанғыш сұйықтық жоқ = өрт қаупі күрт төмендейді. Бұл коммерциялық операциялар мен батареяларды тасымалдайтын кез келген адам үшін өте маңызды.

Жоғары энергия тығыздығы: литий металл анод материалы кілт болып табылады. Ұзақ ұшу уақытын немесе жеңілірек кемені күтіңіз.

Циклдың ұзағырақ қызмет ету мерзімі: Қатты электролиттер көбінесе химиялық тұрғыдан тұрақтырақ болады, бұл батареялардың тозғанға дейін тағы жүздеген зарядтау циклдерін орындауын білдіруі мүмкін.

Жылдам зарядтау әлеуеті: материалдар теориялық тұрғыдан сұйық LiPos-ты мазалайтын жабындар мен дендрит мәселелерінсіз иондардың жылдамырақ тасымалдануын қолдай алады.

Ойынның қазіргі жағдайы

Шынайы болу маңызды. Қатты күйдегі аккумуляторлардағы материалдар зертханаларда жақсы түсінілгенімен, оларды ұшқышсыз ұшақтар өнеркәсібіне қолайлы құны мен масштабында жаппай өндіру әлі де жалғасуда. Қиындықтар интерфейстер мен өндіріс процестерін жетілдіру болып табылады.

Расқатты күйдегі дрон батареяларынегізінен прототиптеу және сынау сатысында. Олар нарыққа шыққанда, ең алдымен жоғары деңгейлі коммерциялық және кәсіпорын қолданбаларында пайда болуы мүмкін.

Қорытынды

Қатты күйдегі аккумулятордың ішіндегі материалдар — қатты керамикалық немесе полимерлі электролит, литий металды анод және жетілдірілген композиттік интерфейстер — бүгінгі LiPos негізгі шектеулерін шешу үшін жасалған. Олар қауіпсіз, ұзағырақ және күшті ұшулардың болашағын уәде етеді.

Дрон ұшқышы немесе операторы ретінде осы жетістіктер туралы хабардар болу маңызды. Қатты күйдегі технологияға ауысу бір күнде болмайды, бірақ оның артындағы материалдық ғылымды түсіну шумақты жоюға және көкжиекте нақты әлемдегі өнімділік артықшылықтарын болжауға көмектеседі.