แบตเตอรี่ลิเธียมโซลิดสเตตโดรนทำงานอย่างไร?

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมพอลิเมอร์ (LIPO) แบบดั้งเดิมได้กลายเป็นกระแสหลัก แต่คอขวดความปลอดภัยและความหนาแน่นพลังงานของพวกเขาก็มีความโดดเด่นมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมที่พึ่งพาอิเล็กโทรไลต์ของเหลวแบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้วิธีการที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิง การออกแบบที่เป็นนวัตกรรมนี้คาดว่าจะให้ความหนาแน่นพลังงานที่สูงขึ้นความปลอดภัยที่มากขึ้นและอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น

แบตเตอรี่โซลิดสเตตกำลังเคลื่อนที่จากห้องปฏิบัติการไปยังระดับแนวหน้าของการใช้งาน ดังนั้นเทคโนโลยีที่คาดว่าจะทำงานได้ดีอย่างไร มันจะเปลี่ยนอนาคตของโดรนได้อย่างไร?

กระบวนการทำงานของแบตเตอรี่โซลิดสเตตนั้นมีลักษณะคล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียม-โพลีเมอร์ซึ่งยังคงเกี่ยวข้องกับการย้ายถิ่นของลิเธียมไอออนระหว่างขั้วไฟฟ้าบวกและลบ อย่างไรก็ตามวิธีการดำเนินการในระดับจุลภาคนำมาซึ่งโลกที่แตกต่าง

อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง: พวกเขามักจะทำจากวัสดุที่เป็นของแข็งพิเศษเช่นเซรามิกซัลไฟด์หรือโพลิเมอร์ วัสดุเหล่านี้มีการนำอิออนสูงมากช่วยให้ลิเธียมไอออนผ่านผ่านได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ยังมีการป้องกันอิเล็กตรอนโดยรวมทั้งสองฟังก์ชั่นหลักของการนำไฟฟ้าและการแยกเข้าด้วยกัน

ขั้วไฟฟ้าความจุสูง

แอโนดนวัตกรรม: หนึ่งในศักยภาพที่น่าตื่นเต้นที่สุดของแบตเตอรี่โซลิดสเตตคือความสามารถในการใช้โลหะลิเธียมโดยตรงเป็นขั้วบวก นี่เป็นเพราะอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของลิเธียม dendrites ได้อย่างมีประสิทธิภาพและการแทรกซึมของ dendrites ผ่านตัวคั่นเป็นสาเหตุหลักของการลัดวงจรและไฟในแบตเตอรี่ของเหลว

การอัพเกรดอิเล็กโทรดเชิงบวก: โดยการรวมวัสดุอิเล็กโทรดเชิงบวกแรงดันสูงและความจุสูง (เช่นเทอร์นีนัลสูง, แมงกานีสที่อุดมไปด้วยลิเธียมที่อุดมไปด้วยหรือแม้กระทั่งขั้วไฟฟ้าบวกกำมะถัน), ศักยภาพพลังงานของระบบแบตเตอรี่ทั้งหมดสามารถใช้ประโยชน์ได้อย่างเต็มที่

กระบวนการทำงาน

เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จหรือปล่อยออกมาลิเธียมไอออน (Li⁺) เลื่อนไปมาระหว่างขั้วไฟฟ้าบวกและลบภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าผ่านอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซึ่งทำหน้าที่เป็น "สะพาน" ที่เป็นของแข็ง อิเล็กตรอน (E⁻) ไหลผ่านวงจรภายนอกซึ่งจะสร้างกระแสไฟฟ้าเพื่อเพิ่มพลังงานให้กับยานพาหนะทางอากาศที่ไม่มีคนขับ

ในการออกแบบแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตสิ่งที่สามารถแทนที่อิเล็กโทรไลต์เหลว?

ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมอิเล็กโทรไลต์ของเหลวทำหน้าที่เป็นสื่อกลางสำหรับการแพร่กระจายของไอออนระหว่างขั้วบวกและแคโทดในระหว่างการชาร์จและรอบการปล่อย อย่างไรก็ตามการออกแบบแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตแทนที่ของเหลวนี้ด้วยวัสดุที่เป็นของแข็งที่ทำหน้าที่เดียวกัน อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งนี้สามารถทำจากวัสดุต่าง ๆ รวมถึงเซรามิกโพลีเมอร์หรือซัลไฟด์

การเลือกวัสดุอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากมีผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพความปลอดภัยและความสามารถในการผลิตของแบตเตอรี่

พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์ทำจากวัสดุอินทรีย์และมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างกัน:

1. ความยืดหยุ่น: พวกเขาสามารถปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงระดับเสียงของขั้วไฟฟ้าในระหว่างกระบวนการขี่จักรยาน

2. ง่ายต่อการผลิต: พอลิเมอร์อิเล็กโทรไลต์สามารถประมวลผลได้โดยใช้วิธีการที่ง่ายและประหยัดค่าใช้จ่ายมากขึ้น

3. อินเตอร์เฟสที่ได้รับการปรับปรุง: พวกเขามักจะสร้างอินเทอร์เฟซที่ดีกว่าด้วยอิเล็กโทรดซึ่งจะช่วยลดความต้านทาน

หนึ่งในความท้าทายที่สำคัญในการออกแบบแบตเตอรี่แบบโซลิดสเตตโดยไม่คำนึงถึงประเภทของอิเล็กโทรไลต์แข็งที่ใช้คือการเพิ่มประสิทธิภาพส่วนต่อประสานระหว่างอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรด ซึ่งแตกต่างจากอิเล็กโทรไลต์เหลวที่ง่ายต่อการยึดติดกับพื้นผิวอิเล็กโทรดอิเล็กโทรไลต์ของแข็งจะต้องได้รับการออกแบบอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าการสัมผัสที่ดีและการถ่ายโอนไอออนที่มีประสิทธิภาพ

นักวิจัยกำลังสำรวจกลยุทธ์ต่าง ๆ เพื่อปรับปรุงอินเทอร์เฟซเหล่านี้รวมถึง:

1. การเคลือบผิว: ใช้การเคลือบบาง ๆ บนอิเล็กโทรดหรืออิเล็กโทรไลต์เพื่อเพิ่มความเข้ากันได้และการถ่ายโอนไอออน

2. อินเตอร์เฟสโครงสร้างนาโน: สร้างคุณสมบัติระดับนาโนที่อินเทอร์เฟซเพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและปรับปรุงการแลกเปลี่ยนไอออน

3. ชุดประกอบความดันช่วย: ความดันควบคุมถูกใช้ในระหว่างกระบวนการประกอบแบตเตอรี่เพื่อให้แน่ใจว่าการติดต่อที่ดีระหว่างส่วนประกอบ

บทสรุป:

หลักการทำงานของแบตเตอรี่โซลิดสเตตไม่ได้เป็นเพียงการทดแทนวัสดุที่เรียบง่าย แต่เป็นการปฏิวัติกระบวนทัศน์ที่เปลี่ยนจากการโยกย้ายไอออนของเหลวไปเป็นการนำไอออนโซลิดสเตต ให้พลังงานอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้นผ่าน "สะพานไอออนโซลิดสเตต" ที่แข็งแรง สำหรับโดรนนี่ไม่ได้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแบตเตอรี่เท่านั้น มันเป็นจุดเริ่มต้นของยุคใหม่ของการบิน

Zyebattery มุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีพลังงานที่ทันสมัยอยู่เสมอ เราติดตามการพัฒนาเทคโนโลยียุคต่อไปอย่างใกล้ชิดเช่นแบตเตอรี่โซลิดสเตตและมุ่งมั่นที่จะให้ตลาดด้วยโซลูชั่นพลังเสียงพึมพำที่ปลอดภัยและทรงพลังยิ่งขึ้นในอนาคตช่วยให้ลูกค้าของเราบินได้สูงขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้น