แบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้นิกเกิลหรือไม่?

แบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้นิกเกิลหรือไม่? สิ่งที่ทีมจัดซื้อของ UAV ควรเข้าใจ

ปริมาณนิกเกิลในแบตเตอรี่ลิเธียมได้กลายเป็นข้อกังวลด้านการจัดซื้อจัดจ้างที่นอกเหนือไปจากวัสดุศาสตร์ ราคานิกเกิลมีความผันผวน ห่วงโซ่อุปทานของนิกเกิลกระจุกตัวทางภูมิศาสตร์ และแคโทดของแบตเตอรี่นิกเกิลสูงมีการแลกเปลี่ยนประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งส่งผลต่อพฤติกรรมของแบตเตอรี่ตลอดอายุการใช้งาน

สำหรับผู้ปฏิบัติงาน UAV และทีมจัดซื้อที่กำลังประเมินแบตเตอรี่โซลิดสเตต คำถามเกี่ยวกับนิกเกิลนั้นคุ้มค่าที่จะทำความเข้าใจ เนื่องจากคำตอบส่งผลต่อเสถียรภาพด้านต้นทุน คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และความเสี่ยงในห่วงโซ่อุปทานในลักษณะที่ไม่ปรากฏในเอกสารข้อมูลจำเพาะ

ตำแหน่งที่นิกเกิลปรากฏในแบตเตอรี่ลิเธียม

บทบาทของนิกเกิลในแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ในแคโทดเป็นหลัก แคโทดคืออิเล็กโทรดบวก ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ปล่อยลิเธียมไอออนเข้าไปในอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการคายประจุและยอมรับกลับระหว่างการชาร์จ

เคมีแคโทดที่พบบ่อยที่สุดในแบตเตอรี่ลิเธียมเชิงพาณิชย์คือ NMC (ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์) และ NCA (ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อลูมิเนียมออกไซด์) ทั้งสองมีปริมาณนิกเกิลที่สำคัญ ตัวแปร NMC นิกเกิลสูง — ติดป้าย NMC 811 (นิกเกิล 80%) หรือ NMC 622 (นิกเกิล 60%) — กลายเป็นเรื่องปกติมากขึ้นในการใช้งานที่ใช้พลังงานหนาแน่น เนื่องจากปริมาณนิกเกิลมีความสัมพันธ์กับความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นที่ระดับแคโทด

แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ UAV คุณภาพที่ใช้เคมีแคโทด NMC สูง โดยทั่วไปจะมีนิกเกิล 30 ถึง 40% โดยน้ำหนักแคโทด ปริมาณนิกเกิลนั้นเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่ทำให้เกิดตัวเลขความหนาแน่นของพลังงานที่โฆษณาสำหรับชุด LiPo เชิงพาณิชย์

ทำแบตเตอรี่โซลิดสเตตใช้นิกเกิลเหรอ? ทำมากที่สุดในปัจจุบัน

นี่คือจุดที่ผู้ปฏิบัติงาน UAV มักจะรู้สึกประหลาดใจ: แบตเตอรี่โซลิดสเตตรุ่นปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้เคมีแคโทด NMC หรือ NCA แบบเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ทั่วไป อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งจะเข้ามาแทนที่อิเล็กโทรไลต์เหลว แต่วัสดุแคโทดซึ่งรวมถึงปริมาณนิกเกิลด้วย มักจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในการออกแบบสถานะของแข็งรุ่นแรก

สิ่งนี้สมเหตุสมผลจากมุมมองของการผลิต แคโทด NMC และ NCA มีคุณสมบัติโดดเด่นและผ่านการพิสูจน์แล้ว พร้อมด้วยห่วงโซ่อุปทานการผลิตที่เป็นที่ยอมรับ การพัฒนาเคมีแคโทดใหม่ทั้งหมดควบคู่ไปกับระบบอิเล็กโทรไลต์ใหม่เพิ่มความซับซ้อนและความเสี่ยงให้กับปัญหาทางวิศวกรรมที่ท้าทายอยู่แล้ว ผู้ผลิตแบตเตอรี่โซลิดสเตตส่วนใหญ่ที่เข้าสู่การผลิตเชิงพาณิชย์ในปี 2024 ถึง 2026 ได้ให้ความสำคัญกับการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์ในขณะที่ยังคงรักษาวัสดุแคโทดที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว

ความหมายในทางปฏิบัติ: แบตเตอรี่ UAV แบบโซลิดสเตตที่ใช้เคมีแคโทด NMC 811 มีการสัมผัสกับห่วงโซ่อุปทานนิกเกิลที่คล้ายคลึงกันกับแบตเตอรี่ LiPo ที่เทียบเท่ากับแคโทดเดียวกัน อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งจะไม่เปลี่ยนสมการนิกเกิลที่ระดับแคโทด

โดยที่การออกแบบโซลิดสเตตสามารถลดการพึ่งพานิกเกิลได้

วิถีการพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตในระยะยาวในระยะยาวเป็นแนวทางในการลดการพึ่งพานิกเกิล แต่ก็ไม่เป็นสากลในผลิตภัณฑ์ปัจจุบัน

การออกแบบแอโนดโลหะลิเธียม (กล่าวถึงในบทความก่อนหน้าในชุดนี้) ช่วยให้มีความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นจากด้านแอโนด แทนที่จะต้องใช้นิกเกิลที่แคโทดสูงขึ้นกว่าเดิม หากขั้วบวกให้พลังงานต่อกรัมมากกว่ามาก ไม่จำเป็นต้องดันแคโทดให้มีปริมาณนิกเกิลสูงสุดเพื่อให้ได้ข้อกำหนดความหนาแน่นของพลังงานเป้าหมาย

นักพัฒนาแบตเตอรี่โซลิดสเตตบางรายใช้ความยืดหยุ่นทางสถาปัตยกรรมนี้ในการสำรวจเคมีแคโทดที่มีนิกเกิลต่ำ ซึ่งรวมถึงแคโทด LFP (ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) ซึ่งไม่มีนิกเกิลหรือโคบอลต์ แต่โดยทั่วไปแล้วจะสูญเสียความหนาแน่นของพลังงาน เมื่อจับคู่กับแอโนดโลหะลิเธียมในการออกแบบโซลิดสเตต แคโทด LFP สามารถเข้าถึงตัวเลขความหนาแน่นของพลังงานที่แข่งขันได้ ในขณะเดียวกันก็กำจัดนิกเกิลและโคบอลต์ออกจากแคโทดโดยสิ้นเชิง

นี่เป็นขั้นตอนการพัฒนาแทนที่จะมีจำหน่ายทั่วไปในรูปแบบแบตเตอรี่ UAV ในปี 2569 แต่แสดงให้เห็นถึงวิถีระยะกลางที่แท้จริงที่ทีมจัดซื้อจัดจ้างที่มีขอบเขตการวางแผนอันยาวนานควรติดตาม

สิ่งนี้หมายความว่าสำหรับการจัดหาแบตเตอรี่ UAV

สำหรับการตัดสินใจจัดซื้อจัดจ้างในปัจจุบัน คำถามเกี่ยวกับนิกเกิลในแบตเตอรี่โซลิดสเตตสามารถแก้ไขได้ดังนี้:

ถามผู้ผลิตว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตของพวกเขาใช้เคมีแคโทดอะไร NMC หรือ NCA หมายถึงการสัมผัสนิกเกิลคล้ายกับแบตเตอรี่ LiPo ประสิทธิภาพสูง โดยมีความผันผวนด้านต้นทุนและข้อพิจารณาด้านห่วงโซ่อุปทานเท่ากัน แคโทด LFP หมายถึงไม่มีนิกเกิล ความหนาแน่นของพลังงานลดลงในการออกแบบปัจจุบันส่วนใหญ่ แต่มีเสถียรภาพด้านต้นทุนที่ดีขึ้นและห่วงโซ่อุปทานที่เรียบง่ายกว่า

ไม่ถูกต้องในระดับสากล ตัวเลือกแคโทดที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับว่าการดำเนินงานของคุณจัดลำดับความสำคัญของความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด ความสามารถในการคาดการณ์ต้นทุน หรือการกระจายห่วงโซ่อุปทาน

ความโปร่งใสของแคโทดของ ไซแบตเตอรี่

ไซแบตเตอรี่จัดทำเอกสารเคมีแคโทดสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโซลิดสเตตและแบตเตอรี่ UAV ลิเธียมโพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูง รวมถึงข้อมูลปริมาณนิกเกิลที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านการจัดซื้อจัดจ้างและการตรวจสอบวิเคราะห์สถานะของห่วงโซ่อุปทาน สำหรับทีมจัดซื้อที่ต้องการข้อมูลนี้ ข้อมูลนี้เป็นส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรารวมไว้ในเอกสารประกอบผลิตภัณฑ์ ไม่ใช่สิ่งที่คุณต้องขอเป็นพิเศษ