Қатты күйдегі батарея қалай жұмыс істейді?

Қалай АҚатты күйдегі батареяЖұмыс? UAV операторлары үшін қарапайым түсініктеме

Қалай түсіну ақатты күйдегі батареяжұмыстар химия дәрежесін талап етпейді. Ол сізге бұрыннан таныс батареялардан 1 негізгі айырмашылықты түсінуді талап етеді — содан кейін бұл айырмашылықтың өзгеретін логикасын ұстану.

Міне, қатты күйдегі батарея жұмысының ең анық түсіндірмесі, оларды жасайтын адамдарға емес, дрондарды ұшатын адамдарға арналған.

Әр батареяның не істейтінінен бастаңыз

Әрбір батарея — телефон батареясы,дрон батареясы, автомобиль батареясы — бірдей негізгі жұмысты орындайды. Ол химиялық энергияны сақтайды және сұраныс бойынша оны электр энергиясына айналдырады.

Әрбір литий батареясының ішінде 3 маңызды компонент бар: катод деп аталатын оң электрод, анод деп аталатын теріс электрод және олардың арасында орналасқан электролит деп аталатын ортаңғы қабат. Зарядтау кезінде литий иондары катодтан электролит арқылы және анодқа ауысады - энергияны осы құрылымда сақтайды. Разряд кезінде бұл иондар кері бағытта қозғалады және сол қозғалыста бөлінетін энергия дрон қозғалтқыштарына қуат береді.

Электролиттің жұмысы ерекше: литий иондары өтсін, бірақ электрондарды блоктайды. Электрондар сыртқы тізбек арқылы - қозғалтқыш контроллерлері, қозғалтқыштар және ұшу электроникасы арқылы жүруі керек - осылайша олар пайдалы жұмыс істейді. Егер электрондар тікелей электролит арқылы өтетін болса, батарея бірден қысқа тұйықталуға ұшырайды.

Қатты күйді немен ерекшелендіреді

Кәдімгі литий-полимерлі батареяларда электролит сұйықтық немесе гель болып табылады, атап айтқанда, құрамында еріген литий тұздары бар органикалық еріткіш. Бұл жақсы жұмыс істейді. Ол сонымен қатар жанғыш, температураға сезімтал және электрод беттерімен химиялық реакциялар арқылы уақыт өте нашарлайды.

Қатты күйдегі батарея сол сұйықтықты қатты материалмен ауыстырады. Қатты электролит бұрынғысынша бірдей жұмыс істейді - электрондарды блоктау кезінде литий иондарының өтуіне мүмкіндік береді - бірақ ол мұны түбегейлі басқа физикалық механизм арқылы жасайды.

Сұйықтық арқылы өтетін иондардың орнына олар кристалдық немесе аморфты қатты құрылым арқылы қозғалады, материал ішіндегі ион өткізгіш орындар арасында секіреді. Электролиттердің химиясына байланысты бұл қатты материалдар керамика (мысалы, LLZO — литий лантан цирконий оксиді), полимерлер немесе сульфидті қосылыстар болуы мүмкін. Әрқайсысының ион өткізгіштігі, температуралық көрсеткіштері және өндірістік сипаттамалары әртүрлі.

Өнімділік туралы не өзгереді

Электролит енді қатты болғандықтан, бір уақытта бірнеше нәрсе өзгереді:

Өрт қаупі айтарлықтай төмендейді. Сұйық электролиттерді жанғыш ететін органикалық еріткіш жоқ. Литий батареясының өртенуіне әкелетін термиялық қашу ретінде тұтанатын ештеңе жоқ. Механикалық зақымдалған қатты күйдегі ұяшық өрт қаупіне айналмай, жұмысын жоғалтады.

Ұяшықта литий металды анод орналаса алады. Сұйық-электролитті батареяларда литий металл анодтары дендриттің өсуін тудырады - металл жіптер, сайып келгенде, ұяшықты қысқа тұйықтайды. Қатты электролиттер дендриттің енуін физикалық түрде блоктау үшін жеткілікті тығыз, бұл литий металл анодтарын өміршең етеді. Литий металы кәдімгі аккумуляторларда қолданылатын графит анодтарына қарағанда 1 грамм үшін шамамен 10 есе көп энергияны сақтайды, бұл қатты күйдегі батареяның энергия тығыздығы артықшылықтарының көзі болып табылады.

Деградация баяулайды. Сұйық электролиттер бірте-бірте электрод беттерімен жүздеген заряд циклдерімен әрекеттеседі, ішкі кедергіні арттыратын және сыйымдылықты төмендететін қабаттарды құрайды. Қатты электролиттер химиялық тұрғыдан тұрақты, электродтық материалдармен баяу әрекеттеседі. Осы тұрақтылық сондықтан қатты күйдегі батареялар салыстырмалы жұмыс жағдайында ұзақ қызмет ету мерзімін көрсетеді.

Не өзгерген жоқ

Негізгі жұмыс - электролит арқылы катод пен анод арасында алға-артқа қозғалатын литий иондары - сіз бұрын пайдаланған әрбір литий батареясымен бірдей. Кернеу диапазоны ұқсас. Зарядтау және разрядтау процесі бірдей принциптерге сүйенеді. Батарея әлі де ұяшық кернеулерін бақылау, теңгерімдеуді басқару және теріс пайдалану жағдайларынан қорғау үшін батареяны басқару жүйесін қажет етеді.

Қатты күй энергияны сақтаудың басқа түрі емес. Бұл бірдей типті, 1 компоненті бар — электролит — кәдімгі литий батареялары химиясының ең маңызды шектеулерін алып тастайтын етіп қайта жасалған.

ZYEBATTERY қатты күйдегі UAV батареялары

ZYEBATTERYкоммерциялық дрондарды қолдану үшін қатты күйдегі литий-ионды және өнімділігі жоғары литий полимерлі UAV батареяларын әзірлейді. Технологияның қалай жұмыс істейтінін түсіну өнімділік сипаттамаларының неліктен ерекшеленетінін түсінудің бастапқы нүктесі болып табылады - және тек техникалық парақ нөмірлеріне емес, нақты түсінуге негізделген батарея шешімдерін қабылдау.