Използват ли графит твърдотелните батерии?

Използват ли графит твърдотелните батерии?

Отговорът зависи - и има значение заЕфективност на UAV

Повечето хора, които задават този въпрос, се опитват да разберат какво всъщност има вътре в твърда батерия спрямо конвенционалната. Разумно е да искате да знаете, особено ако вземате решения за доставка въз основа на твърдения за ефективност, които се позовават на енергийна плътност, жизнен цикъл или способност за зареждане.

Директният отговор: някоитвърдотелни батерииизползват графитни аноди, а някои не. Кой тип разглеждате значително влияе върху предимствата в производителността, които можете да очаквате - и разбирането на разликата помага да се пресече маркетинговият език, който често замъглява това, което всъщност купувате.

Защо графитът има значение в конвенционалните литиеви батерии

В стандартните литиево-полимерни и литиево-йонни батерии графитът е анодният материал по подразбиране. Литиевите йони се интеркалират в структурата на графита по време на зареждане - по същество се плъзгат между слоевете въглеродни атоми - и се освобождават обратно по време на разреждане. Графитът е изобилен, сравнително евтин, добре охарактеризиран и е индустриалният стандартен аноден материал от 30 години.

Ограничението на графита е неговият таван за съхранение на енергия. Всяка графитна единица може да поеме само фиксиран брой литиеви йони въз основа на нейната кристална структура. Тази граница определя таван на енергийната плътност на всяка батерия, използваща графитни аноди - приблизително 200 до 260 Wh/kg на ниво пакет за качествени литиево-полимерни батерии, които се произвеждат в момента.

Първо поколение твърдо състояние: все още присъстват графитни аноди

Първият търговски жизнеспособентвърдотелни батерии— включително много налични в момента твърдотелни UAV батерии — запазете графитни аноди и заменете само електролита. Течният органичен електролит се заменя с твърд материал, но архитектурата на електрода остава разпознаваема.

Този подход е практичен, защото позволява на производителите да адаптират съществуващите процеси за производство на електроди, вместо да разработват изцяло нови. Твърдият електролит все още осигурява значителни подобрения на безопасността и цикъла на живот в сравнение с еквивалентите на течен електролит – премахвайки риска от термично изтичане от запалимия течен електролит и намалявайки образуването на SEI, което разгражда графитните аноди в LiPo клетките с течение на времето.

Това, което този дизайн не предоставя, е предимството на максималната енергийна плътност, свързано с технологията в твърдо състояние. С графитните аноди таванът за съхранение на енергия е подобен на конвенционалните литиево-йонни батерии. Подобренията на енергийната плътност на ниво пакет идват предимно от намаляване на теглото на електролита и по-плътно опаковане, а не от фундаментално по-висок капацитет на анода.

Твърдо състояние от следващо поколение: литиево-метални аноди без графит

Версията на технологията за твърди батерии, която предоставя числата за енергийна плътност, появяващи се в заглавията на индустрията, заменя графита изцяло с литиево-метални аноди.

Литиевият метал съхранява приблизително 10 пъти повече енергия на грам от графита. Батерия с литиево-метален анод вместо графитен анод теоретично може да постигне драматично по-висока енергийна плътност — откъдето идват цифрите от 350 до 400+ Wh/kg за усъвършенствани твърдотелни батерии.

Твърдият електролит е от съществено значение за този дизайн. В батериите с течен електролит литиево-металните аноди създават растеж на дендрити - метални нишки, които в крайна сметка причиняват късо съединение. Твърдите електролити осигуряват физическа бариера, която потиска проникването на дендритите, правейки литиевите метални аноди жизнеспособни по начин, по който не са в конвенционалните литиево-полимерни клетки.

Това е архитектурата, която осигурява както предимството на енергийната плътност, така и подобрението на профила на безопасност, свързано с твърдотелните батерии в техния най-голям капацитет.

Какво означава това при оценка на батерии за UAV в твърдо състояние

Когато производител описва продукта си като „твърдотелна батерия“, въпросът за графита си струва да бъде зададен конкретно:

Тази батерия използва ли графитен анод или литиево-метален анод?

Графитно-анодна твърда батерия осигурява подобрена безопасност и цикъл на живот спрямо LiPo — значителни предимства — но не и максималното подобрение на енергийната плътност, на което технологията е способна. Литиево-метална анодна твърда батерия осигурява пълното предимство на енергийната плътност заедно с подобренията в безопасността.

За операторите на UAV, където издръжливостта е основното ограничение, това разграничение определя дали надстройката в твърдо състояние действително удължава значително времето на полета или основно подобрява безопасността и дълголетието, без да променя енергийното уравнение.

Архитектурата на батерията в твърдо състояние на UAV на ZYEBATTERY

ZYEBATTERYразработва твърдотелни литиево-йонни UAV батерии с документирана анодна архитектура — защото за операторите, сравняващи претенциите за енергийна плътност между доставчиците, знанието дали тези твърдения се основават на графитен или литиево-метален анод е част от разбирането какво всъщност купувате.

Въпросът за графита има конкретен отговор за всяка твърда батерия. Уверете се, че го имате, преди да вземете решение за покупка.