Käyttävätkö solid-state-akut grafiittia?

Käyttävätkö puolijohdeakut grafiittia?

Vastaus riippuu – ja sillä on merkitystäUAV:n suorituskyky

Useimmat ihmiset, jotka kysyvät tämän kysymyksen, yrittävät ymmärtää, mitä todellisuudessa on puolijohdeakussa verrattuna perinteiseen paristoon. Se on järkevää tietää, varsinkin jos teet hankintapäätökset suorituskykyväitteiden perusteella, jotka viittaavat energiatiheyteen, syklin käyttöikään tai latauskykyyn.

Suora vastaus: jotkutsolid-state akutkäyttää grafiittianodeja, ja jotkut eivät. Se, mitä tyyppiä tarkastelet, vaikuttaa merkittävästi odotettavissa oleviin suorituskykyetuihin – ja eron ymmärtäminen auttaa leikkaamaan läpi markkinointikielen, joka usein hämärtää sen, mitä todellisuudessa ostat.

Miksi grafiitilla on väliä perinteisissä litiumakuissa

Tavallisissa litiumpolymeeri- ja litiumioniakuissa grafiitti on oletusanodimateriaali. Litiumionit interkaloituvat grafiittirakenteeseen latauksen aikana - olennaisesti liukuen hiiliatomikerrosten välillä - ja vapautuvat takaisin purkamisen aikana. Grafiittia on runsaasti, se on suhteellisen edullinen, hyvin karakterisoitu, ja se on ollut alan standardianodimateriaali 30 vuoden ajan.

Grafiitin rajoitus on sen energian varastointikatto. Kuhunkin grafiittiyksikköön mahtuu vain kiinteä määrä litiumioneja sen kiderakenteen perusteella. Tämä raja asettaa katon kaikkien grafiittianodeja käyttävien akkujen energiatiheydelle – noin 200–260 Wh/kg tällä hetkellä tuotannossa olevien laadukkaiden litiumpolymeeriakkujen pakkaustasolla.

Ensimmäisen sukupolven solid State: Grafiittianodit edelleen olemassa

Ensimmäinen kaupallisesti kannattavasolid-state akut– mukaan lukien monet tällä hetkellä saatavilla olevat puolijohde-UAV-akut – säilytä grafiittianodit ja vaihda vain elektrolyytti. Nestemäinen orgaaninen elektrolyytti vaihdetaan kiinteään materiaaliin, mutta elektrodin arkkitehtuuri pysyy tunnistettavissa.

Tämä lähestymistapa on käytännöllinen, koska sen avulla valmistajat voivat mukauttaa olemassa olevia elektrodien valmistusprosesseja kokonaan uusien kehittämisen sijaan. Kiinteä elektrolyytti parantaa edelleen merkittävästi turvallisuutta ja elinkaaren käyttöikää neste-elektrolyyttivastineisiin verrattuna – poistaa palavan nestemäisen elektrolyytin termisen karantumisriskin ja vähentää SEI-muodostusta, joka hajottaa grafiittianodeja LiPo-kennoissa ajan myötä.

Tämä malli ei tarjoa puolijohdeteknologiaan liittyvää suurinta energiatiheyden etua. Grafiittianodeilla energian varastointikatto on samanlainen kuin tavanomaisissa litiumioniakuissa. Pakkaustason energiatiheyden parannukset johtuvat ensisijaisesti elektrolyytin painon vähentämisestä ja tiukemmasta pakkauksesta kuin olennaisesti suuremmasta anodikapasiteetista.

Seuraavan sukupolven solid State: litiummetallianodit ilman grafiittia

Puolijohde-akkuteknologian versio, joka tuottaa teollisuuden otsikoissa näkyvät energiatiheysluvut, korvaa grafiitin kokonaan litiummetallianodeilla.

Litiummetalli varastoi noin 10 kertaa enemmän energiaa grammaa kohti kuin grafiitti. Akku, jossa on litiummetallianodi grafiittianodin sijaan, voi teoriassa saavuttaa dramaattisesti korkeamman energiatiheyden – mistä kehittyneiden puolijohdeakkujen 350–400+ Wh/kg luvut ovat peräisin.

Kiinteä elektrolyytti on välttämätön tälle mallille. Nesteelektrolyyttiakuissa litiummetallianodit luovat dendriittikasvustoa – metallisäikeitä, jotka lopulta aiheuttavat oikosulkuja. Kiinteät elektrolyytit muodostavat fyysisen esteen, joka estää dendriitin tunkeutumisen, mikä tekee litiummetallianodeista elinkelpoisia tavalla, jota ne eivät ole tavanomaisissa litiumpolymeerikennoissa.

Tämä on arkkitehtuuri, joka tarjoaa sekä energiatiheysedun että turvallisuusprofiilin parannukset, jotka liittyvät solid-state-akkuihin parhaimmillaan.

Mitä tämä tarkoittaa arvioitaessa Solid State UAV -akkuja

Kun valmistaja kuvaa tuotettaan "solid state -akuksi", grafiittikysymys kannattaa kysyä erityisesti:

Käyttääkö tämä akku grafiittianodia vai litiummetallianodia?

Grafiittianodinen solid-state-akku tarjoaa paremman turvallisuuden ja käyttöiän LiPoon verrattuna – merkittäviä etuja – mutta ei maksimaalista energiatiheyden parannusta, johon tekniikka pystyy. Litiummetalli-anodi puolijohdeakku tarjoaa täyden energiatiheysedun turvallisuusparannusten ohella.

UAV-operaattoreille, joiden kestävyys on ensisijainen rajoite, tämä ero määrittää, pidentääkö solid-state-päivitys todella lentoaikaa mielekkäästi vai parantaako se ensisijaisesti turvallisuutta ja pitkäikäisyyttä energiayhtälöä muuttamatta.

ZYEBATTERYn Solid State UAV -akkuarkkitehtuuri

ZYEBATTERYkehittää solid-state-litiumioni-UAV-akkuja, joissa on dokumentoitu anodiarkkitehtuuri – koska toimittajien energiatiheysvaatimuksia vertaileville operaattoreille on osallista tietää, perustuvatko väitteet grafiitti- vai litiummetallianodisuunnitteluun, mitä he todella ostavat.

Grafiittikysymyksellä on erityinen vastaus jokaiselle solid-state-akulle. Varmista, että sinulla on se ennen ostopäätöksen tekemistä.