Cietvielu un puscietvielu akumulatori: galvenās atšķirības un bezpilota lidaparātu pielietojums

Ievads

Tradicionālās litija jonu baterijas (zems enerģijas blīvums, uzliesmojamība) nav piemērotas droniem, īpaši lauksaimniecības augu aizsardzības bezpilota lidaparātiem, kuriem nepieciešams ilgāks lidojuma laiks un drošība. Cietvielu (SSB) un daļēji cietvielu (Semi-SSB) baterijas piedāvā risinājumus; tālāk ir norādītas to galvenās atšķirības un lietošanas gadījumi.

Galvenās atšķirības

Galvenā plaisa slēpjas tajā,elektrolīta dizains, veidojot sniegumu un dzīvotspēju:

1. Elektrolīts

1. SSBIzmantojiet 100% cietus elektrolītus (piemēram, keramikas, polimēru) bez viegli uzliesmojošiem šķidrumiem.
2. Daļēji SSBLai līdzsvarotu veiktspēju un vienkāršību, izmantojiet hibrīda elektrolītu — apvienojot cietu matricu ar 5–30 % šķidra elektrolīta.

2. Galvenā veiktspēja

Galvenajos snieguma rādītājos abas tehnoloģijas uzrāda skaidras atšķirības:

1. Enerģijas blīvumsSSB bateriju jauda sasniedz 300–400+ Wh/kg (prototipos pat līdz 500 Wh/kg), savukārt pus-SSB bateriju jauda ir 250–350 Wh/kg.
2. DrošībaSSB akumulatoriem nav noplūdes un termiskās nekontrolējamas pārrāvuma riska; daļēji SSB akumulatoriem ir zema uzliesmojamība, kas ir drošāka par tradicionālajiem litija jonu akumulatoriem, taču tiem joprojām ir neliels noplūdes potenciāls salīdzinājumā ar SSB.
3. Uzlādes ātrumsSSB akumulatori atbalsta 15–30 minūšu ātro uzlādi, un pus-SSB akumulatori ir ātrāki (10–25 minūtes) nekā vairums pašreizējo SSB akumulatoru.
4. Cikla dzīveSSB skrūvgrieži piedāvā 1000–3000 ciklus, savukārt daļēji SSB skrūvgriežu cikla kalpošanas laiks ir īsāks — 800–2000 cikli.
5. Izmaksas un mērogojamībaSSB ir dārgas un atrodas pirmskomercializācijas stadijā; daļēji SSB ir rentablākas un gandrīz komercializētas.
6. Temperatūras toleranceSSB tranzistori pielāgojas plašam temperatūras diapazonam (no -40 °C līdz 85 °C) ekstremāliem apstākļiem, savukārt daļēji SSB tranzistori darbojas mērenā temperatūras diapazonā (no -20 °C līdz 75 °C), kas ir piemērots lielākajai daļai lietošanas gadījumu.

3. Struktūras ietekme

SSB akumulatoriem ir plānāks un vieglāks dizains, kas ir kritiski svarīgi bezpilota lidaparātu (UAV) svara samazināšanai, pateicoties tam, ka nav starpsienu starp šķidrajiem elektrolītiem. Puscauruļveida SSB akumulatori saglabā nelielu apjomu hibrīda elektrolīta dēļ, bet piedāvā labāku elastību pielāgotiem bezpilota lidaparātu akumulatoru blokiem.

Pielietojumi dronos un lauksaimniecības bezpilota lidaparātos

1. Lauksaimniecības augu aizsardzības bezpilota lidaparāti

1. Daļēji SSBPašlaik galvenā izvēle — pagarina lidojuma laiku līdz 30–45 minūtēm (salīdzinājumā ar litija jonu akumulatoriem — 15–20 minūtēm), vienā misijā aptver 10–15 akrus, atbalsta 20 minūšu ātro uzlādi un nodrošina zemu kultūraugu piesārņojuma risku noplūdes dēļ.
2. SSBOrientēties uz augstas klases scenārijiem — prototipi ar enerģijas blīvumu 400 Wh/kg nodrošina 60–90 minūšu ilgu lidojumu (aptverot 20–30 akrus katrā misijā) un pielāgojas ekstremāliem klimatiskajiem apstākļiem, taču 3–5 reizes augstākas izmaksas ierobežo plašu izmantošanu.

2. Komerciālie/rūpnieciskie droni

1. Daļēji SSBPiemērots vidēja līmeņa uzdevumiem (piemēram, apsekošanai, pārbaudei) ar 25–35 minūšu lidojuma laiku un vairāk nekā 1200 cikliem, nodrošinot izmaksu efektivitāti biežām darbībām.
2. SSBAtbilst augstas veiktspējas vajadzībām (piemēram, tālas darbības kartēšanai) ar 50–80 minūšu lidojuma laiku un nulles ugunsgrēka risku, padarot tos ideāli piemērotus operācijām virs pilsētām vai jutīgām zonām.

3. Patērētāju droni

1. Daļēji SSBPalielina lidojuma laiku par 30–40 % un ir cenas ziņā draudzīgi, piemēroti sākuma līmeņa un vidējas klases modeļiem.
2. SSBNodrošina nišas premium klases lietojumu (piemēram, profesionālu fotografēšanu) ar vairāk nekā 45 minūšu lidojuma laiku un uzlabotu drošību.

Nākotne un secinājumi

Daļēji puscauruļveida akumulatori (SSB) dominēs bezpilota lidaparātu (UAV) tirgos 5–7 gadu laikā, pateicoties izmaksu un mērogojamības priekšrocībām. Uzlabojoties SSB ražošanas tehnoloģijai (piemēram, mērogojamai keramikas elektrolīta ražošanai), tie pakāpeniski ienāks augstākās klases segmentos. Abas tehnoloģijas atrisina tradicionālo litija jonu akumulatoru ierobežojumus, nodrošinot ilgāku un drošāku dronu darbību lauksaimniecībā, loģistikā un citur.

Ja jums ir nepieciešamas puscietās baterijasULi var piedāvāt plašu risinājumu klāstu. Lūdzu, sazinieties ar mums.