แบตเตอรี่กึ่งแข็งสามารถปรับปรุงการคายน้ำและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ได้อย่างไร

ในแอปพลิเคชันเสียงพึมพำเช่นการเกษตรและการสำรวจการลดลงของแบตเตอรี่อย่างรวดเร็วและการเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพนั้นเป็นจุดปวดที่สำคัญมานานแล้ว ผ่านการพัฒนาแบบคู่ในนวัตกรรมวัสดุและการจัดการอัจฉริยะแบตเตอรี่กึ่งแข็งเป็นมาตรฐานความน่าเชื่อถือใหม่สำหรับระบบพลังเสียงพึมพำ

อะไรทำให้อิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งปลอดภัยกว่าอิเล็กโทรไลต์เหลว?

อิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งแสดงถึงการก้าวกระโดดครั้งสำคัญในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ ซึ่งแตกต่างจากอิเล็กโทรไลต์เหลวแบบดั้งเดิมแบตเตอรี่กึ่งแข็งใช้สารคล้ายเจลซึ่งรวมคุณสมบัติที่ดีที่สุดของอิเล็กโทรไลต์ของแข็งและของเหลว องค์ประกอบที่เป็นเอกลักษณ์นี้มีข้อได้เปรียบด้านความปลอดภัยหลายประการ:

1. ความเสี่ยงการรั่วไหลที่ลดลง: ธรรมชาติที่มีความหนืดของอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งช่วยลดความเป็นไปได้ของการรั่วไหลซึ่งเป็นอันตรายด้านความปลอดภัยที่พบบ่อยในแบตเตอรี่อิเล็กโทรไลต์เหลว

2. ความเสถียรของโครงสร้างที่เพิ่มขึ้น: อิเล็กโทรไลต์กึ่งโซลิดให้การสนับสนุนเชิงกลที่เหนือกว่าภายในแบตเตอรี่ลดความเสี่ยงของการลัดวงจรภายในที่เกิดจากการเสียรูปทางกายภาพหรือผลกระทบ

3. การจัดการความร้อนที่ดีขึ้น: โครงสร้างกึ่งแข็งช่วยให้การกระจายความร้อนสม่ำเสมอมากขึ้นลดโอกาสของฮอตสปอตที่มีการแปลซึ่งสามารถกระตุ้นการทำงานด้วยความร้อน

4. การหน่วงของเปลวไฟที่เชื่อถือได้: ความต้านทานเปลวไฟที่เพิ่มขึ้น-โดยทั่วไปแล้วอิเล็กโทรไลต์ของเหลวไวไฟสูงโดยทั่วไปอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งแสดงดัชนีการติดไฟที่ต่ำกว่าอย่างมีนัยสำคัญ

ปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อการคายน้ำในแบตเตอรี่กึ่งแข็ง

1. องค์ประกอบมีบทบาทสำคัญในการกำหนดอัตราการสูญเสียตนเอง ความสมดุลระหว่างส่วนประกอบที่เป็นของแข็งและของเหลวมีผลต่อการเคลื่อนย้ายของไอออนและโอกาสในการเกิดอาการไม่พึงประสงค์

2. อุณหภูมิส่งผลกระทบต่ออัตราการสูญเสียตนเองอย่างมีนัยสำคัญในแบตเตอรี่ทุกประเภทรวมถึงแบตเตอรี่กึ่งแข็ง อุณหภูมิที่สูงขึ้นมักจะเร่งปฏิกิริยาทางเคมีและเพิ่มการเคลื่อนย้ายของไอออนซึ่งนำไปสู่การลดลงของตัวเองได้เร็วขึ้น

3. สถานะการชาร์จของแบตเตอรี่ (SOC) มีผลต่ออัตราการสูญเสียตนเอง แบตเตอรี่ที่เก็บไว้ในระดับ SOC ที่สูงขึ้นมักจะมีการสูญเสียตนเองเร็วขึ้นเนื่องจากศักยภาพที่เพิ่มขึ้นสำหรับปฏิกิริยาข้างเคียง

4. สิ่งสกปรกหรือสารปนเปื้อนในอิเล็กโทรไลต์หรือวัสดุอิเล็กโทรดเร่งการคายประจุด้วยตนเอง สารที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาข้างเคียงหรือสร้างเส้นทางสำหรับการเคลื่อนไหวของไอออน

5. อินเทอร์เฟซระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งเป็นภูมิภาคที่สำคัญที่มีผลต่อการคายน้ำด้วยตนเอง ความเสถียรของอินเทอร์เฟซนี้มีผลต่อการก่อตัวของชั้นป้องกัน

6. ประวัติการขี่จักรยานของแบตเตอรี่ส่งผลกระทบต่อลักษณะการปล่อยตนเอง การชาร์จและการปลดปล่อยซ้ำทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงอัตราการสูญเสียตนเองเมื่อเวลาผ่านไป

แบตเตอรี่กึ่งแข็งรักษาความจุมากกว่า 80% หลังจาก 1,000-1200 รอบผ่านฟิล์ม SEI ที่มีเสถียรภาพและการออกแบบต่อต้านไดนามิก สิ่งนี้ขยายวงจรการเปลี่ยนแบตเตอรี่โดรนจากหกเดือนถึงสองปี กุญแจสำคัญอยู่ที่ความแข็งแรงเชิงกลสูงของอิเล็กโทรไลต์กึ่งแข็งซึ่งยับยั้งการเจริญเติบโตของลิเธียมไดเดนท์

แบตเตอรี่กึ่งแข็งช่วยลดปริมาณอิเล็กโทรไลต์เหลวเป็น 5%-10%โดยส่วนที่เหลือประกอบด้วยกรอบเครือข่ายสามมิติของเจลพอลิเมอร์และอนุภาคเซรามิก โครงสร้างนี้ทำหน้าที่เหมือนตัวกรองความแม่นยำ: ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการขนส่งไอออนในระหว่างการชาร์จ/การปล่อยผ่านช่องไอออนต่อเนื่องในขณะที่ลดอัตราการแพร่กระจายของไอออนอย่างมีนัยสำคัญในช่วงเวลาที่เหลือ

กฎระเบียบที่แม่นยำโดย BMS อัจฉริยะ (ระบบการจัดการแบตเตอรี่) ให้การประกันความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น

พร้อมกับระบบการจัดการแบตเตอรี่แบบปรับตัวของ Kalman ที่ใช้ตัวกรองแบตเตอรี่กึ่งโซลิดตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของไมโครเรสต์ในเวลาจริงและเปิดใช้งานโหมดการป้องกันพลังงานต่ำโดยอัตโนมัติเมื่อตรวจจับการเพิ่มขึ้นของการสูญเสียตนเองที่ผิดปกติ

ด้วยการสร้างแบบจำลองอย่างแม่นยำถึงลักษณะของอุณหภูมิแรงดันไฟฟ้า-ตัวเองการปล่อยตัวระบบจะปรับสถานะการทำงานของวงจรสมดุลแบบไดนามิกลดการใช้พลังงานโดยรวมให้ต่ำกว่า50μAในระหว่างการจัดเก็บเสียงพึมพำ สิ่งนี้จะช่วยลดอัตราการจำหน่ายแบตเตอรี่ของแบตเตอรี่ได้ 20%-30%

บทสรุป:

การวิจัยในปัจจุบันในเทคโนโลยีแบตเตอรี่กึ่งแข็งมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาสูตรอิเล็กโทรไลต์ขั้นสูงเพื่อเพิ่มความมั่นคงและลดการสูญเสียตนเอง สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงอิเล็กโทรไลต์เจลพอลิเมอร์ใหม่หรือระบบไฮบริดที่รวมข้อดีของส่วนประกอบที่เป็นของแข็งและของเหลว โดยการปรับแต่งองค์ประกอบอิเล็กโทรไลต์ให้เหมาะสมแบตเตอรี่ที่มีอัตราการสูญเสียตนเองที่ต่ำกว่าสามารถผลิตได้โดยไม่ลดประสิทธิภาพ

เนื่องจากการวิจัยในสาขานี้ยังคงดำเนินต่อไปเราคาดว่าจะมีการปรับปรุงเพิ่มเติมในอัตราการสูญเสียตนเองและประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยรวม