Miksi asetamme etusijalle puolijohdeakut droneteknologiassa

Litiumioniakkuteknologian nykyiset rajoitukset estävät tasapainon saavuttamisen lennon keston ja hyötykuormakapasiteetin välillä.

Drone-harrastajien ei pitäisi joutua valitsemaan, pitävätkö drooninsa ilmassa pidempään vai varustavatko ne kalliilla akuilla. Pelastustiimien ei pitäisi joutua palauttamaan droneja uudelleen latausta varten, kun he seuraavat maastopalon leviämistä.

Solid-state akutratkaisemaan sotilasoperaatioita pitkään vaivanneet lämpötilahaasteet eduilla, jotka ulottuvat paljon muutakin kuin raaka suorituskykymittaukset. Niiden elektrolyytit pysyvät vakaina äärimmäisen matalissa lämpötiloissa, mikä varmistaa luotettavan suorituskyvyn arktisten tiedustelutehtävien aikana samalla kun ne kestävät 70 °C:n altistuksen ilman perinteisiä akkuja vaivaavia lämpöriskiä.

Puolijohdeakkutekniikan viimeaikaisten edistysten tarkastelu korostaa parannuksia turvallisuuteen, energiatiheyteen ja käyttöikään.

Täysin solid-state-akut edustavat lupaavaa uutta teknologiaa, joka voi mullistaa energian varastoinnin ja käytön. Toisin kuin perinteiset litiumioniakut, jotka käyttävät nestemäisiä elektrolyyttejä ionien siirtämiseen elektrodien välillä, SSB:t käyttävät kiinteitä elektrolyyttejä, mikä tarjoaa useita etuja nestemäisiin vastineisiin verrattuna.

SSB:t tarjoavat korkeamman energiatiheyden ja pidemmän käyttöiän, ovat turvallisempia kuin perinteiset akut ja ovat ympäristöystävällisempiä. Lisäksi tietyissä olosuhteissa SSB:t voivat latautua nopeammin kuin perinteiset akut, ja niitä voidaan käyttää monenlaisissa sovelluksissa kuluttajadrooneista sähköajoneuvoihin.

Solid-state-akut kohtaavat useita haasteita, pääasiassa korkeat kustannukset, mekaaninen ja käyttöliittymän epävakaus sekä dendriitin muodostuminen. SSB-kehityksessä on edistytty merkittävästi viime vuosina, ja tutkijat ympäri maailmaa ovat pyrkineet ratkaisemaan jäljellä olevat haasteet ja tuomaan tämän teknologian markkinoille.

Näin ollen solid-state-akkujen alalla on tapahtunut valtava kehitys, mikä on tuonut meidät lähemmäksi kaupallisesti kannattavien, tehokkaiden energian varastointiratkaisujen saavuttamista. Kun tutkimme solid-state-akkumateriaalien monimutkaista maailmaa, käy selväksi, että huolellinen valinta ja optimointi ovat ratkaisevan tärkeitä tämän tekniikan täyden potentiaalin hyödyntämiseksi.

Puolijohdeakkujen edut ja haitat

Katodi/kiinteä elektrolyytti -rajapinta on kriittinen puolijohde-akkujen sähkökemiallisille prosesseille, mikä vaikuttaa merkittävästi ioninkuljetuskinetiikkaan. Kiinteät elektrolyytit tarjoavat erinomaisen lämpöstabiilisuuden ja paremman kestävyyden verrattuna nestemäisiin elektrolyytteihin. Materiaalin suorituskyvyssä on huomattavia vaihteluita useiden ympäristömuuttujien, kuten ympäristön lämpötilan, paineen ja kosteuden, vuoksi. Materiaalien lisäksi akun huonontumista on käsiteltävä avaintekijänä, joka vaikuttaa pitkän aikavälin suorituskykyyn.

Akun lataus

Nestemäisiin elektrolyytteihin verrattuna solid-state-akuilla on erinomainen ionijohtavuus, mikä mahdollistaa nopeammat latausnopeudet. Toisin kuin perinteiset nestemäisiä elektrolyyttejä käyttävät litiumioniakut, solid-state-akut käyttävät kiinteitä elektrolyyttimateriaaleja ionien liikkumisen helpottamiseksi elektrodien välillä.

Lisäksi nopea lataus puolijohdeakkuilla voi olla turvallisempaa ja luotettavampaa.

Tosimaailman vaikutus: Enemmän droonitoimituksia

Nämä edistysaskeleet eivät rajoitu laboratoriokokeisiin – ne muuttavat jo dronesovelluksia.

Maatalous: Pidennetyn akun käyttöiän omaavat droonit voivat kattaa yli 200 hehtaaria lentoa kohden, ruiskuttamalla jatkuvasti kasveja tai valvomalla maaperän terveyttä.

Hätätoimet: Litiumparistoilla ja aurinkopaneeliliitännöillä (lisävirtaa varten) varustetut etsintä- ja pelastusdronit voivat pysyä ilmassa yli kaksi tuntia skannaamalla suurempia alueita kadonneiden henkilöiden tai metsäpalojen aiheuttajien varalta.

Logistiikka: Amazonin kaltaiset jakeludronit testaavat puolijohdeakkuja tavoitteenaan 50 kilometrin lentoja pakettien toimittamiseksi maaseutualueille, joilta puuttuu tieyhteys.

Solid-state akutlupaavat muuttaa drone-maisemaa perusteellisesti ja laajentaa merkittävästi lentokestävyyttä ja lentojen kestävyyttä kaupallisille ja siviilialustoille, mikä lisää tehokkuutta eri tehtävissä.