Millised on tahkis-akude kasutamise väljakutsed ja piirangud droonides?

Tahkispatareide väljakutsed ja piirangud droonides: teetõketes navigeerimine adopteerimisele

tahkis on muutunud paljulubavaks alternatiiviks droonide liitium-ioon (Li-ioon) akudele, pakkudes eeliseid nagu suurem energiatihedus, parem ohutus ja parem temperatuuritaluvus. Nende teed laialdase vastuvõtmiseni droonitööstuses takistab aga tehnilisi, majanduslikke ja praktilisi väljakutseid. Jagame need piirangud ja miks need olulised drooniettevõtete, tootjate ja tööstuste jaoks, mis tuginevad mehitamata õhusõidukitele (UAV).

1. kõrged tootmiskulud ja piiratud mastaapsus

Üks olulisemaid takistusi tahkis akude droonides on kulud. Tahke osariigi tehnoloogia on mastaapselt kulukas, peamiselt järgmiselt:

Spetsialiseeritud materjalid: paljud tahkisakud kasutavad kõrgeid komponente, näiteks liitiummetalli anoodid, keraamilised elektrolüüdid (nt granaat või sulfiidil põhinevad) või ultrapuursed toorained. Need materjalid on hinnalisemad kui li-ioon-akude grafiitanoodid ja vedelad elektrolüüdid.

Kompleksne tootmine: tahke oleku patareide tootmine nõuab saastumise vältimiseks täpseid tootmisprotsesse, näiteks elektrolüütide õhukese kile ladestumine või kontrollitud keskkond. Need sammud on töömahukamad ja vajavad spetsiaalseid seadmeid, suurendades tootmiskulusid.

2. tsükli elu ja lagunemisprobleemid

Droonid on tööhobused - paljud tegutsevad iga päev, nõudes sagedasi laadimis- ja tühjendamistsüklit. Tahke oleku patareide jaoks on kriitiline piirang tsükkel (laengulahenduse tsüklite arv enne mahutavuse vähenemist alla 80%).

See lagunemine tuleneb tahke elektrolüüdi ja elektroodide vahelisest ebastabiilsusest. Aja jooksul moodustavad keemilised reaktsioonid nendes liidestes takistuslikke kihte, vähendades juhtivust ja võimekust. Näiteks võivad liitiummetalli anoodid (tavalised tahkis akudes) moodustada dendriite-pisikesi, nõelataolisi konstruktsioone-, mis läbistavad tahket elektrolüüti, põhjustades lühikesi vooluringi või mahutavuse kadu. Kuigi keraamilised elektrolüüdid on dendriitide suhtes vastupidavamad kui vedelad, pole need läbitungimatud, eriti kõrge tühjenemiskiirusega.

3. Mehaaniline haprus ja vibratsioonitundlikkus

Droonid töötavad dünaamilises, sageli karmides keskkonnas - nad vibreerivad lennu ajal, taluvad tuuleiilide mõju või isegi krahhi.tahkis-batterid, eriti need, mis kasutavad keraamilisi elektrolüüte, on droonides levinud painduvate koti stiilis li-ioonpatareidega võrreldes mehaaniliselt rabedad.

4. Temperatuuri ja tühjenemiskiiruse piirangud

Kuigi tahkete olekute akud toimivad ekstreemsetel temperatuuridel paremini kui Li-ioonpatareid, pole need üldiselt vastupidavad. Paljudel tahketel elektrolüütidel on juhtivuse kitsas optimaalne temperatuurivahemik.

5. Vormifaktor ja integratsiooni väljakutsed

Droonid on erineva kuju ja suurusega, alates kompaktsetest kvadkopteritest kuni saleda kerega fikseeritud tiivaga UAV-deni. See mitmekesisus nõuab patareid paindlike vormifaktoritega - kobarad, silindrid või kohandatud kujud. Tahkispatareid, eriti keraamiliste elektrolüütidega need, on sageli jäigad ja raskesti kujundatavad mittestandardsed suurused. Polümeeri elektrolüüdid pakuvad suuremat paindlikkust, kuid ohverdamise juhtivust, muutes need suure võimsusega droonide jaoks sobimatuks.

6. Usaldusväärsus on missioonikriitiline

Labori testitud tahkis-patareid võivad kontrollitud tingimustes saavutada 90-minutilise lennuaega, kuid reaalse maailma kasutamisel-tuuletakistuse, kandevõime vahetuste või temperatuurimuutustega-võib tegelik lennuaeg langeda 20–30%. See ettearvamatus muudab sellised tööstused nagu logistika või hädaabiteenistused SSB -de kasutuselevõtmisel.

Järeldus: areng, kuid mitte täiuslikkus

Tahkispatareidel on droonide jaoks tohutult lubadus, kuid nende praegused piirangud-kulud, tsükli eluiga, haprus ja integratsiooniprobleemid-ennetavad neid üleöö libisemispatareide ümberasustamisest. Need tõkked on ületavad: edusammud elektrolüütide keemias (nt hübriidkeraamika-polümeeri elektrolüüdid), skaleeritavad tootmine ja dendriidiresistentsed kujundused käsitlevad juba võtmeküsimusi.

Praegu tahkis-batteridon kõige paremini sobivad nišš droonirakenduste jaoks, kus nende tugevused (ohutus, suur energiatihedus) kaaluvad üles nende kulud-näiteks sõjalised UAV-id või tipptasemel tööstuslikud ülevaatused. Tehnoloogia küpsedes võime aga oodata, et tahkis akud järk-järgult (tungivad) drooniturule, vabastades uued võimalused lennuajaks ja mitmekülgsuseks. Kuni selle ajani on Li-Ion enamiku drooniettevõtete jaoks pragmaatiline valik.

Lisateabe saamisekssuure energiatihedusega tahkis akuJa meie suure jõudlusega energiasalvestuslahenduste valik, palun võtke meiega ühendust aadressil aadressilcoco@zyepower.com. Meie ekspertide meeskond on valmis leidma oma vajadustele ideaalse akulahenduse.