Kuidas pooljuhtaku töötab?

Kuidas toimib aTahkisakuTöötada? Lihtne selgitus UAV-operaatoritele

Mõistes, kuidas apooljuhtakutöödeks ei ole vaja keemia kraadi. See nõuab 1 peamise erinevuse mõistmist akudest, millega olete juba tuttav, ja seejärel järgida loogikat, mida see erinevus muudab.

Siin on selgeim seletus pooljuhtaku töö kohta, mis on kirjutatud inimestele, kes lendavad droone, mitte neid, kes neid ehitavad.

Alustage sellest, mida iga aku teeb

Iga aku - telefoni aku,drooni aku, autoaku — teeb sama põhitööd. See salvestab keemilist energiat ja muudab selle vajaduse korral elektrienergiaks.

Iga liitiumaku sees on kolm olulist komponenti: positiivne elektrood, mida nimetatakse katoodiks, negatiivne elektrood, mida nimetatakse anoodiks, ja keskmine kiht, mida nimetatakse elektrolüüdiks, mis asub nende vahel. Laadimise ajal liiguvad liitiumioonid katoodilt läbi elektrolüüdi anoodile, salvestades energiat selles paigutuses. Tühjenemise ajal liiguvad need ioonid tagasi vastupidises suunas ja selles liikumises vabanev energia annab drooni mootoritele jõu.

Elektrolüüdi töö on spetsiifiline: lase liitiumioonidel läbida, kuid blokeerib elektronid. Elektronid peavad liikuma läbi välise vooluringi – läbi mootorikontrollerite, mootorite ja lennuelektroonika –, mistõttu nad teevad kasulikku tööd. Kui elektronid saaksid otse elektrolüüti ületada, tekib aku kohe lühis.

Mille poolest tahkis olek erineb

Tavalistes liitiumpolümeerakudes on elektrolüüdiks vedelik või geel – täpsemalt orgaaniline lahusti, mis sisaldab lahustunud liitiumisoolasid. See toimib hästi. See on ka tuleohtlik, temperatuuritundlik ja laguneb aja jooksul keemiliste reaktsioonide kaudu elektroodide pindadega.

Tahkisaku asendab selle vedeliku tahke materjaliga. Tahke elektrolüüt teeb endiselt täpselt sama tööd - laseb liitiumioonidel läbida, blokeerides samal ajal elektrone -, kuid teeb seda põhimõtteliselt erineva füüsikalise mehhanismi kaudu.

Vedelikust läbi triivivate ioonide asemel liiguvad nad läbi kristalse või amorfse tahke struktuuri, hüppades materjalis ioone juhtivate kohtade vahel. Sõltuvalt elektrolüüdi keemiast võivad need tahked materjalid olla keraamika (nagu LLZO – liitiumlantaantsirkooniumoksiid), polümeerid või sulfiidühendid. Igal neist on erinev ioonijuhtivus, temperatuuri jõudlus ja tootmisomadused.

Mis muutub jõudluses

Kuna elektrolüüt on nüüd tahke, muutub mitu asja korraga:

Tuleoht väheneb oluliselt. Orgaaniline lahusti, mis muudab vedelad elektrolüüdid tuleohtlikuks, puudub. Liitiumaku süttimist põhjustavas termilises põgenemises pole midagi süttivat. Mehhaaniliselt kahjustatud tahkisrakk kaotab oma funktsiooni, mitte ei muutu tuleohuks.

Element mahutab liitiummetalli anoodi. Vedelelektrolüütpatareides põhjustavad liitiummetalli anoodid dendriidi kasvu – metallkiud, mis lõpuks elemendi lühistavad. Tahked elektrolüüdid on piisavalt tihedad, et blokeerida dendriidi läbitungimist, muutes liitiummetalli anoodid elujõuliseks. Liitiummetall salvestab umbes 10 korda rohkem energiat grammi kohta kui tavalistes akudes kasutatavad grafiitanoodid – see on tahkisaku energiatiheduse eeliste allikas.

Lagunemine aeglustub. Vedelad elektrolüüdid reageerivad järk-järgult elektroodide pindadega sadade laadimistsüklite jooksul, moodustades kihte, mis suurendavad sisemist takistust ja vähendavad mahtuvust. Tahked elektrolüüdid on keemiliselt stabiilsemad, reageerides elektroodide materjalidega aeglasemalt. See stabiilsus on põhjus, miks pooljuhtakud näitavad võrreldavates töötingimustes pikemat tööiga.

Mis pole muutunud

Põhiline toiming – liitiumioonid, mis liiguvad katoodi ja anoodi vahel läbi elektrolüüdi edasi-tagasi – on identsed iga liitiumakuga, mida olete varem kasutanud. Pingevahemik on sarnane. Laadimis- ja tühjendusprotsess järgib samu põhimõtteid. Aku vajab endiselt akuhaldussüsteemi, et jälgida elementide pinget, hallata tasakaalustamist ja kaitsta kuritarvitamise eest.

Tahkis olek ei ole teist tüüpi energiasalvesti. See on sama tüüpi, ühe komponendiga – elektrolüüdiga –, mis on ümber kujundatud viisil, mis eemaldab tavapärase liitiumaku keemia kõige olulisemad piirangud.

ZYEBATTERY UAV pooljuhtakud

ZYEBATTERYtöötab välja tahkisliitiumioon- ja suure jõudlusega liitiumpolümeer UAV-akusid kommertslike droonirakenduste jaoks. Tehnoloogia toimimise mõistmine on lähtepunkt, et mõista, miks jõudlusnäitajad erinevad – ja akuotsuste tegemisel reaalse arusaamise, mitte ainult tehniliste lehtede numbrite põhjal.