โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่โดรนคืออะไร?

เทคโนโลยีโดรนได้ปฏิวัติอุตสาหกรรมตั้งแต่การถ่ายภาพทางอากาศไปจนถึงการใช้งานอุตสาหกรรม หัวใจสำคัญของการบินเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่สำคัญ:แบตเตอรี่โดรนลิเธียม- เที่ยวบินที่มั่นคงและความสามารถในการปฏิบัติงานของโดรนนั้นขึ้นอยู่กับวิศวกรรมที่แม่นยำของแบตเตอรี่ลิเธียมเหล่านี้

ในบทความนี้เราจะเจาะลึกเข้าไปในเซลล์เคมีและโครงสร้างของเสียงพึมพำแบตเตอรี่เผยให้เห็นความซับซ้อนที่เพิ่มพลังให้กับยานพาหนะทางอากาศที่ไม่มีคนขับ

แบตเตอรี่โดรนมาตรฐานมีกี่เซลล์?

จำนวนเซลล์ในแบตเตอรี่โดรนอาจแตกต่างกันไปตามขนาดของเสียงพึมพำความต้องการพลังงานและการใช้งานที่ตั้งใจไว้ อย่างไรก็ตามแบตเตอรี่โดรนมาตรฐานส่วนใหญ่มักจะมีหลายเซลล์ที่เชื่อมต่อในซีรีย์หรือการกำหนดค่าแบบขนาน

ภายในเซลล์แต่ละเซลล์อิเล็กโทรดบวก (เช่นวัสดุลิเธียมเทอร์รี) อิเล็กโทรดเชิงลบ (กราไฟท์) อิเล็กโทรไลต์ (ตัวนำไอออน) และตัวแยก (ป้องกันการลัดวงจรระหว่างขั้วไฟฟ้า) ทำงานร่วมกันเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นหลักของ“ การจัดเก็บพลังงานระหว่างการชาร์จและส่งพลังงานในระหว่างการปล่อย

โดรนเชิงพาณิชย์และมืออาชีพส่วนใหญ่ใช้แบตเตอรี่หลายเซลล์เพื่อเพิ่มพลังงานและระยะเวลาการบิน การกำหนดค่าที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ : 2s, 3s, 4s และ 6s

แบตเตอรี่ Lipo (ลิเธียมพอลิเมอร์)เป็นประเภทที่แพร่หลายที่สุดในโดรนโดยแต่ละเซลล์ให้คะแนนที่ 3.7V การเชื่อมต่อเซลล์ในอนุกรมเพิ่มแรงดันไฟฟ้าส่งพลังงานมากขึ้นให้กับมอเตอร์และระบบของเสียงพึมพำ

ในการกำหนดค่าซีรีส์เซลล์จะเชื่อมต่อแบบ end-to-end เชื่อมโยงเทอร์มินัลบวกของเซลล์หนึ่งกับขั้วลบของระยะต่อไป การจัดเรียงนี้จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าโดยรวมของชุดแบตเตอรี่ในขณะที่ยังคงความจุเท่ากัน

ในการกำหนดค่าแบบขนานแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับขั้วบวกทั้งหมดที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกันและขั้วลบทั้งหมดที่เชื่อมโยงเข้าด้วยกัน การจัดเรียงนี้จะเพิ่มความจุทั้งหมด (MAH) ของชุดแบตเตอรี่ในขณะที่ยังคงแรงดันไฟฟ้าเท่ากัน

โดยไม่คำนึงถึงการกำหนดค่าแบตเตอรี่โดรนที่ทันสมัยรวมระบบการจัดการแบตเตอรี่ที่ซับซ้อน (BMS) วงจรอิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ตรวจสอบและควบคุมแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละตัวเพื่อให้มั่นใจว่าการชาร์จและการปลดปล่อยที่สมดุลในทุกเซลล์ภายในแพ็ค

โครงสร้างภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์: ขั้วบวกแคโทดและอิเล็กโทรไลต์

เพื่อให้เข้าใจแบตเตอรี่โดรนอย่างแท้จริงเราต้องตรวจสอบส่วนประกอบภายในของพวกเขา แบตเตอรี่ลิเธียมพอลิเมอร์แหล่งพลังงานที่อยู่เบื้องหลังโดรนส่วนใหญ่ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามประการ ได้แก่ ขั้วบวกแคโทดและอิเล็กโทรไลต์

ขั้วบวก: อิเล็กโทรดเชิงลบ

แอโนดในแบตเตอรี่ลิเธียมพอลิเมอร์มักทำจากกราไฟท์ซึ่งเป็นรูปแบบของคาร์บอน ในระหว่างการปล่อยลิเธียมไอออนจะย้ายจากขั้วบวกไปยังแคโทดปล่อยอิเล็กตรอนที่ไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อเพิ่มพลังงานเสียงพึมพำ

แคโทด: อิเล็กโทรดบวก

แคโทดมักจะประกอบด้วยออกไซด์โลหะลิเธียมเช่นลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (Licoo₂) หรือลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (Lifepo₄) ทางเลือกของวัสดุแคโทดมีผลต่อลักษณะประสิทธิภาพของแบตเตอรี่รวมถึงความหนาแน่นของพลังงานและความปลอดภัย

อิเล็กโทรไลต์: ทางหลวงไอออน

อิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ลิเธียมพอลิเมอร์เป็นเกลือลิเธียมที่ละลายในตัวทำละลายอินทรีย์ ส่วนประกอบนี้ช่วยให้ลิเธียมไอออนโยกย้ายระหว่างขั้วบวกและแคโทดในระหว่างการชาร์จและรอบการปล่อย คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของแบตเตอรี่ลิเธียมพอลิเมอร์คืออิเล็กโทรไลต์นี้ถูกตรึงภายในคอมโพสิตพอลิเมอร์ทำให้แบตเตอรี่มีความยืดหยุ่นมากขึ้นและมีแนวโน้มที่จะเสียหายน้อยลง

การสนับสนุนการป้องกัน: ที่อยู่อาศัยและตัวเชื่อมต่อ

นอกเหนือจากโมดูลหลักที่อยู่อาศัยและตัวเชื่อมต่อของแบตเตอรี่โดรนแม้ว่าจะไม่ได้มีส่วนร่วมโดยตรงในการส่งมอบพลังงาน - ให้เป็น "โครงกระดูก" เพื่อให้มั่นใจถึงความสมบูรณ์ของโครงสร้าง:

ที่อยู่อาศัย: โดยทั่วไปจะสร้างจากพลาสติก ABS-retardant หรือโลหะผสมอลูมิเนียมที่ให้ความต้านทานต่อแรงกระแทก, การหน่วงของเปลวไฟและฉนวนกันความร้อน มันรวมรูระบายอากาศเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปในระหว่างการทำงานของเซลล์

ตัวเชื่อมต่อและอินเทอร์เฟซ: สายทองแดงหลายเส้นภายใน (ที่มีความเป็นผู้นำสูงและทนต่อการโค้งงอ) เชื่อมต่อเซลล์กับ BMS อินเทอร์เฟซภายนอกมักใช้ตัวเชื่อมต่อ XT60 หรือ XT90 ด้วยการป้องกันแบบย้อนกลับแบบปลั๊กเพื่อป้องกันความเสียหายจากอุบัติเหตุจากการเชื่อมต่อที่ไม่ถูกต้อง

การบำรุงรักษาขั้นพื้นฐาน: ปกป้องส่วนประกอบภายในเพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

หลีกเลี่ยงการชาร์จมากเกินไปหรือลดราคามากเกินไป (เก็บความจุระหว่าง 20% -80%) เพื่อป้องกันการใช้ BMS overload และการย่อยสลายของเซลล์

หลีกเลี่ยงการเข้าน้ำเมื่อทำความสะอาดตัวเชื่อมต่อเพื่อป้องกันการลัดวงจรในการเดินสาย

แทนที่ปลอกที่เสียหายทันทีเพื่อป้องกันเซลล์ภายในและ BMS จากผลกระทบทางกายภาพ

สถาปัตยกรรมภายในของแบตเตอรี่โดรนหมายถึงการทำงานร่วมกันที่แม่นยำของ "พลังงานการควบคุมและการป้องกัน" ด้วยความก้าวหน้าในแบตเตอรี่โซลิดสเตตและเทคโนโลยี BMS อัจฉริยะการออกแบบแบตเตอรี่ในอนาคตจะมีขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพมากขึ้นซึ่งให้การสนับสนุนหลักสำหรับการอัพเกรดประสิทธิภาพเสียงพึมพำ