Kuinka puoliksi kiinteät akut voivat parantaa itsensä purkamista ja akun suorituskykyä?

Droonisovelluksissa, kuten maataloudessa ja mittauksessa, nopea akun itsensä purkautuminen ja suorituskyvyn heikkeneminen ovat jo pitkään olleet suuria kipupisteitä. Kaksinkertaisten läpimurtojen kautta aineellisessa innovaatiossa ja älykäs johtamisessa,puoliksi kiinteät paristotovat määrittelemään drone -sähköjärjestelmien luotettavuusstandardit uudelleen.

Mikä tekee puoliksi kiinteistä elektrolyytteistä turvallisempia kuin nestemäiset elektrolyyttit?

Puoli-kiinteät elektrolyytit edustavat suurta harppausta akkutekniikassa. Toisin kuin perinteiset nestemäiset elektrolyytit, puoliksi kiinteät akut hyödyntävät geelimaisia ​​aineita, joissa yhdistyvät kiinteiden ja nestemäisten elektrolyyttien parhaat ominaisuudet. Tämä ainutlaatuinen koostumus tarjoaa useita turvallisuusetuja:

1. Vähentynyt vuotoriski: puoliksi kiinteiden elektrolyyttien viskoosinen luonne minimoi vuotojen mahdollisuuden, yleisen turvallisuusvaaran nestemäisissä elektrolyyttiparistoissa.

2. Parannettu rakenteellinen stabiilisuus: Puoli-kiinteä elektrolyyttit tarjoavat paremman mekaanisen tuen akun sisällä, mikä vähentää fyysisen muodonmuutoksen tai iskun aiheuttamien sisäisten oikosulkujen riskiä.

3. Parannettu lämmönhallinta: Puoli-kiinteä rakenne helpottaa yhtenäisempiä lämmönjakaumaa minimoimalla paikallisten hotspot-pisteiden todennäköisyyden, jotka voivat laukaista lämpötilan.

4. Luotettava liekinesto: parantunut liekinkestävyys-toisin kuin tyypillisesti erittäin palavat nestemäiset elektrolyyttit, puoliksi kiinteät elektrolyytit osoittavat huomattavasti pienemmät palavuusindeksit.

Keskeiset tekijät, jotka vaikuttavat itsejäristykseen puoliksi kiinteissä paristoissa

1. Koostumuksella on kriittinen rooli itsensä purkamisnopeuksien määrittämisessä. Kiinteän ja nesteen komponenttien tasapaino vaikuttaa ionin liikkuvuuteen ja haittavaikutusten todennäköisyyteen.

2. Korkeammat lämpötilat kiihdyttävät tyypillisesti kemiallisia reaktioita ja lisäävät ionin liikkuvuutta, mikä johtaa nopeampaan itsensä purkautumiseen.

3. Akun lataustila (SOC) vaikuttaa sen itsensä purkamiseen. Korkeammilla SOC-tasoilla varastoidut paristot kokevat usein nopeamman itsensä purkamisen, koska sivureaktioiden potentiaali on lisääntynyt.

4. Elektrolyytti- tai elektrodimateriaalien epäpuhtaudet tai epäpuhtaudet kiihdyttävät itsensä purkamista. Nämä ei -toivotut aineet voivat katalysoida sivureaktioita tai luoda reittejä ionin liikkeelle.

5. Elektrodien ja puoliksi kiinteän elektrolyytin välinen rajapinta on kriittinen alue, joka vaikuttaa itsensä purkamiseen. Tämän rajapinnan vakaus vaikuttaa suojakerrosten muodostumiseen.

6. Akun pyöräilyhistoria vaikuttaa sen itsensä purkamiseen. Toistuva lataus ja purkaminen aiheuttaa elektrodien ja elektrolyyttien rakenteellisia muutoksia, mikä muuttaa mahdollisesti itsensä purkamista ajan myötä.

Puoliksi kiinteät paristotPidä yli 80%: n kapasiteetti 1000-1200 syklin jälkeen vakaiden SEI-kalvojen ja dendriitin vastaisten mallien kautta. Tämä pidentää drone -akkujen vaihtosykliä kuudesta kuukaudesta yli kahteen vuoteen. Avain on puoliksi kiinteän elektrolyytin korkea mekaaninen lujuus, joka tukahduttaa litium-dendriitin kasvua.

Puoli-kiinteät akut vähentävät nestemäistä elektrolyyttipitoisuutta 5%-10%: iin, loput käsittävät polymeerigeelin ja keraamisten hiukkasten kolmiulotteisen verkkokehyksen. Tämä rakenne toimii kuin tarkkuussuodatin: se varmistaa ionin kuljetuksen lataamisen/purkamisen aikana jatkuvan ionikanavien kautta samalla vähentäen merkittävästi ionin diffuusionopeuksia lepoaikoina.

Älykkään BMS: n (akkujen hallintajärjestelmä) tarkka sääntely tarjoaa parannettua turvallisuusvarmuutta.

Kalman-suodatinpohjaisella adaptiivisella akunhallintajärjestelmällä puoliksi kiinteä akku seuraa mikrovirtamuutoksia reaaliajassa ja aktivoi automaattisesti pienitehoiset suojausmoodin havaittaessa epänormaalia itsensä purkamista.

Mallistamalla tarkasti akun lämpötilan jännitteen-itsenerojen ominaisuuksia, järjestelmä säätää dynaamisesti tasapainotuspiirin toimintatilaa vähentäen kokonaisvirrankulutusta alle 50 A: n drone-varastoinnin aikana. Tämä alentaa entisestään akun itse purkamista 20%-30%.

Päätelmä:

Puoli-kiinteän akkutekniikan nykyinen tutkimus keskittyy edistyneiden elektrolyyttiformulaatioiden kehittämiseen stabiilisuuden parantamiseksi ja itsensä purkamisen vähentämiseksi. Ne voivat sisältää uusia polymeerigeelielektrolyyttejä tai hybridijärjestelmiä, jotka yhdistävät kiinteiden ja nestemäisten komponenttien edut. Optimoimalla elektrolyytikoostumus, akut, joilla on alhaisemmat itsensä purkautumisnopeudet, voidaan valmistaa vaarantamatta suorituskykyä.

Kun tämän alan tutkimus jatkaa etenemistä, odotamme lisää parannuksia itsensä purkamisnopeuksiin ja akun yleiseen suorituskykyyn.