Разграждат ли се твърдотелните батерии?

Разграждат ли се твърдотелните батерии? Да, но по-различно, отколкото бихте очаквали

Всяка батерия се разгражда. Всеки, който ви продава батерия, която не работи, не ви продава батерия — той ви продава история. Истинският въпрос за операторите на UAV не е далитвърдотелни батерииразграждат, но как се разграждат, колко бързо и дали този модел на разграждане е по-добър или по-лош за търговски операции от това, с което сте свикнали с литиево-полимерните опаковки.

Отговорите на всичките 3 са по-полезни от едно просто да или не.

Как се разграждат конвенционалните LiPo батерии

За да разберете защо деградацията на твърдо състояние е различна, е полезно да знаете основните механизми, които ограничават живота на LiPo батерията.

Електролитното окисление е доминиращият дългосрочен път на разграждане в повечето LiPo клетки. Течният органичен електролит реагира бавно с повърхностите на електродите при многократни цикли на зареждане-разреждане, образувайки слой, наречен междуфаза на твърд електролит (SEI). Този слой постепенно увеличава вътрешното съпротивление и консумира литий, който вече не може да участва в съхранението на енергия - намалявайки капацитета цикъл по цикъл.

Литиевото покритие се получава по време на бързо зареждане или зареждане при ниска температура, когато литиевите йони пристигат до графитния анод по-бързо, отколкото могат да бъдат абсорбирани. Металните литиеви отлагания върху повърхността на анода намаляват капацитета и увеличават риска от вътрешно късо съединение с течение на времето.

Катодната структурна умора се случва, тъй като многократното разширяване и свиване на електродните материали по време на цикъл причинява микроскопични пукнатини в катодните частици - намалявайки повърхността, налична за йонен обмен и прогресивно ограничавайки капацитета.

Всичките 3 от тези механизми се комбинират. Един LiPo пакет с 400 цикъла не е просто по-стар – той е натрупан щети от всичките 3 пътя едновременно.

какТвърдотелни батерииДеградирайте по различен начин

Отстраняването на течния електролит променя кои механизми на разграждане са активни и колко бързо напредват.

Окислението на електролита е драстично намалено. Твърдите електролити не реагират с повърхностите на електродите по същия начин, както течните електролити. Образуването на SEI, което консумира литиев капацитет в LiPo клетките, или не се образува, или се образува много по-бавно в твърдите клетки. Това е основната причина, поради която твърдотелните батерии демонстрират по-добро запазване на капацитета за повече цикли — те не губят литий заради растежа на SEI със същата скорост.

Динамиката на литиево покритие се променя. В твърдотелни клетки, използващи литиево-метални аноди, литиеви плочи и ленти, присъщо като част от нормалната работа. Твърдият електролит осигурява физическа бариера срещу проникване на дендрити, която течните електролити не могат - което теоретично позволява по-бързо зареждане без същия риск от разграждане, свързан с покритието, който ограничава скоростите на зареждане на LiPo.

Появява се нов механизъм за деградация: разслояване на интерфейса. Това е предизвикателството, специфично за химията на твърдото тяло. Тъй като електродите се разширяват и свиват по време на цикъла, твърдият електролит не тече, за да поддържа контакт по начина, по който го прави течният електролит. Между повърхностите на електрода и електролита могат да се появят микроскопични празнини - увеличаване на съпротивлението и намаляване на ефективността на пренос на йони. В твърдотелни UAV батерии от сегашно поколение това управление на интерфейса е едно от основните инженерни предизвикателства, засягащи живота на цикъла.

Какво означава това за операторите на UAV на практика

Нетният ефект от тези различни механизми на разграждане:твърдотелни батерии в търговски приложения на UAVобикновено демонстрират по-бавно намаляване на капацитета на цикъл в сравнение с еквивалентните LiPo пакети — 600 до 900 цикъла при 80% запазване на капацитета спрямо 300 до 500 за LiPo при сравними условия.

Но деградацията не е невидима или нулева. Пакетите в твърдо състояние губят капацитет с течение на времето. Скоростта е по-бавна, механизмите са различни и поведението в края на живота като цяло е по-предсказуемо - но операторите, планиращи графици за подмяна, все още трябва да отчитат влошаването, вместо да приемат, че твърдите пакети работят вечно.

По-предсказуемата крива на разграждане на твърдотелните батерии всъщност е полезна за управлението на автомобилния парк. Избледняването на капацитета в твърдотелните клетки има тенденция да бъде по-линейно и по-малко склонно към внезапни спадове, които стареещите LiPo опаковки понякога проявяват, когато натрупаните SEI щети достигнат праг. Тази линейност прави планирането на времето за смяна по-лесно.

Документация за разграждане на ZYEBATTERY

ZYEBATTERYпредоставя данни за живота на цикъла и запазването на капацитета за твърдотелни литиево-йонни и високопроизводителни литиево-полимерни UAV батерии въз основа на тестване на реални работни условия — не само лабораторни идеали. За операторите, които изграждат бюджети за подмяна и графици за управление на флота, познаването на действителната крива на деградация е толкова важно, колкото познаването на началната производителност.

Твърдите батерии се разграждат. Те просто го правят по-бавно, по-предвидимо и по различни причини от LiPo пакетите, които повечето оператори са свикнали да заменят.