Използва ли твърдотелна батерия литий?

Дали аТвърда батерияИзползване на литий? 

Да — но не по същия начин

датвърдотелни батерииизползвайте литий. Тази част е ясна. Това, което е по-интересно - и по-полезно за всеки, който се опитва да разбере защо твърдотелните батерии работят по различен начин от конвенционалните - е как се използва литий и какво се променя, когато преминете от дизайн с течен електролит към твърд.

Разликата не е само в инженерния детайл. Той обяснява твърденията за производителност, които виждате при маркетинга на твърди батерии, и ви помага да прецените дали тези твърдения се отнасят за конкретната батерия, която обмисляте.

Ролята на лития във всяка батерия

Във всяка литиева батерия — твърдо състояние или конвенционална — литият е работният йон. По време на зареждане литиевите йони напускат катода (положителния електрод), преминават през електролита и се съхраняват в анода (отрицателния електрод). По време на разреждането този процес се обръща: литиевите йони се движат от анода обратно през електролита към катода и енергията, освободена при това движение, захранва дрона.

Работата на електролита е просто да позволи на литиевите йони да преминат през него, като същевременно блокира електроните - които вместо това са принудени да пътуват през външната верига, захранвайки двигателите. Независимо дали този електролит е течен или твърд, литият върши същата основна работа.

Това, което се променя, е къде се съхранява литий в анода и колко ефективно се случва това съхранение.

Как конвенционалните батерии съхраняват литий на анода

В стандартните литиево-полимерни батерии анодът е направен от графит. Литиевите йони не просто се натрупват върху графита - те се интеркалират, което означава, че се плъзгат между слоевете въглеродни атоми в кристалната структура на графита. Всяка графитна единица може да побере само фиксиран брой литиеви йони, определени от нейната кристална геометрия.

Този механизъм на интеркалиране е стабилен и добре разбран, но поставя твърд таван за това колко литий може да съхранява графитен анод на грам материал. Този таван е част от това, което ограничава енергийната плътност на конвенционалните LiPo батерии до приблизително 200 до 260 Wh/kg на ниво пакет – без значение колко добър е останалият дизайн.

Как твърдотелните батерии могат да използват литий по различен начин

Това е мястото, където твърдотелният дизайн създава значима възможност за производителност.

Тъй като твърдите електролити могат физически да блокират проникването на дендритите - металните нишки, които правят литиевите метални аноди опасни в батериите с течен електролит - твърдите батерии могат да заменят графитните аноди с чист метален литий.

Металният литий не се интеркалира. Той плочи и ленти директно като насипен метал по време на зареждане и разреждане. А литиевият метал съхранява приблизително 10 пъти повече литиеви йони на грам от графита.

Резултатът: твърда батерия с литиево-метален анод не достига същия таван на енергийна плътност като дизайн с графитен анод. Това е архитектурата зад цифрите за енергийна плътност от 350 до 400+ Wh/kg на ниво опаковка, свързани с усъвършенстваните твърдотелни батерии – числа, които не са постижими с графитни аноди, независимо от типа на електролита.

Защо това разграничение има значение при оценката на продуктите

Не всички твърдотелни батерии използват литиево-метални аноди. Конструкциите в твърдо състояние от първо поколение често запазват графитни аноди и заменят само електролита. Тези батерии осигуряват подобрена безопасност и цикъл на живот в сравнение с LiPo - истински предимства - но тяхната енергийна плътност е подобна на конвенционалните литиево-йонни батерии, не драматично по-висока.

Когато видите твърда батерия, която претендира за 350+ Wh/kg, литиево-метален анод стои зад това число. Когато видите един, който претендира за 210 до 240 Wh/kg, той почти сигурно използва графит – електролитът се е променил, но анодът не.

За операторите на UAV, които избират между опции в твърдо състояние, питат "тази батерия използва ли литиев метален анод или графит?" ви казва незабавно дали претенциите за енергийна плътност се основават на пълното предимство в твърдо състояние или просто на заместването на електролита.

Документация за анодната архитектура на ZYEBATTERY

ZYEBATTERYпредоставя спецификации на анодната архитектура за твърдотелни литиево-йонни и високопроизводителни литиево-полимерни UAV батерии — тъй като знанието дали литиев метал или графит е на анода определя дали числата за енергийна плътност в спецификационния лист са от изцяло твърдотелен дизайн или хибриден подход.

Твърдотелни батерииизползвайте литий. По-полезният въпрос е къде и как - и този въпрос има конкретен, документиран отговор.