Πώς μπορούν οι ημι-στερεές μπαταρίες να βελτιώσουν την αυτο-εκφόρτωση και την απόδοση της μπαταρίας;

Στις εφαρμογές drone, όπως η γεωργία και η τοποθέτηση, η ταχεία αυτο-εκφόρτωση της μπαταρίας και η υποβάθμιση της απόδοσης υπήρξαν από καιρό σημαντικά σημεία πόνου. Μέσω διπλών ανακαλύψεων στην υλική καινοτομία και την έξυπνη διαχείριση,ημι-στερεές μπαταρίεςεπαναπροσδιορίζουν τα πρότυπα αξιοπιστίας για τα συστήματα ισχύος drone.

Τι κάνει τα ημι-στερεά ηλεκτρολύτες ασφαλέστερα από τους υγρούς ηλεκτρολύτες;

Οι ημι-στερεοί ηλεκτρολύτες αντιπροσωπεύουν ένα σημαντικό άλμα στην τεχνολογία της μπαταρίας. Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς υγρούς ηλεκτρολύτες, οι ημι-στερεές μπαταρίες χρησιμοποιούν ουσίες που μοιάζουν με πηκτή που συνδυάζουν τις καλύτερες ιδιότητες των στερεών και υγρών ηλεκτρολύτες. Αυτή η μοναδική σύνθεση προσφέρει πολλαπλά πλεονεκτήματα ασφαλείας:

1. Μειωμένος κίνδυνος διαρροής: Η ιξώδη φύση των ημι-στερεών ηλεκτρολύτες ελαχιστοποιεί τη δυνατότητα διαρροής, έναν κοινό κίνδυνο ασφαλείας σε μπαταρίες υγρού ηλεκτρολύτη.

2. Ενισχυμένη δομική σταθερότητα: Οι ημι-στερεοί ηλεκτρολύτες παρέχουν ανώτερη μηχανική υποστήριξη εντός της μπαταρίας, μειώνοντας τον κίνδυνο εσωτερικών βραχυκυκλωμάτων που προκαλούνται από φυσική παραμόρφωση ή αντίκτυπο.

3. Βελτιωμένη θερμική διαχείριση: Η ημι-στερεά δομή διευκολύνει την πιο ομοιόμορφη κατανομή θερμότητας, ελαχιστοποιώντας την πιθανότητα τοπικών σημείων που θα μπορούσαν να προκαλέσουν θερμική διαφυγή.

4. Αξιόπιστη επιβράδυνση της φλόγας: Ενισχυμένη αντοχή στη φλόγα-αντίθετα τυπικά εξαιρετικά εύφλεκτα υγρά ηλεκτρολύτες, ημι-στερεούς ηλεκτρολύτες παρουσιάζουν σημαντικά χαμηλότερους δείκτες καυσίμου.

Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την αυτο-εκφόρτωση σε ημι-στερεές μπαταρίες

1. Η σύνθεση διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στον προσδιορισμό των ποσοστών αυτο-εκφόρτωσης. Η ισορροπία μεταξύ στερεών και υγρών συστατικών επηρεάζει την κινητικότητα των ιόντων και την πιθανότητα ανεπιθύμητων ενεργειών.

2. Η θερμοκρασία επηρεάζει σημαντικά τα ποσοστά αυτο-εκφόρτωσης σε όλους τους τύπους μπαταριών, συμπεριλαμβανομένων των ημι-στερεών μπαταριών. Οι υψηλότερες θερμοκρασίες επιταχύνουν συνήθως τις χημικές αντιδράσεις και αυξάνουν την κινητικότητα των ιόντων, οδηγώντας σε ταχύτερη αυτο-εκφόρτωση.

3. Η κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας (SOC) επηρεάζει το ποσοστό αυτο-απόλαυσης. Οι μπαταρίες που αποθηκεύονται σε υψηλότερα επίπεδα SOC συχνά βιώνουν ταχύτερη αυτο-εκφόρτωση λόγω αυξημένων δυνατοτήτων για πλευρικές αντιδράσεις.

4. Οι ακαθαρσίες ή οι μολυσματικές ουσίες στον ηλεκτρολύτη ή τα υλικά ηλεκτροδίου επιταχύνουν την αυτο-εκφόρτωση. Αυτές οι ανεπιθύμητες ουσίες μπορούν να καταλύουν τις πλευρικές αντιδράσεις ή να δημιουργήσουν μονοπάτια για την κίνηση των ιόντων.

5. Η διασύνδεση μεταξύ των ηλεκτροδίων και του ημι-στερεού ηλεκτρολύτη είναι μια κρίσιμη περιοχή που επηρεάζει την αυτο-εκφόρτωση. Η σταθερότητα αυτής της διεπαφής επηρεάζει το σχηματισμό προστατευτικών στρωμάτων.

6. Το ιστορικό ποδηλασίας μιας μπαταρίας επηρεάζει τα χαρακτηριστικά της αυτο-εκφόρτισης. Η επανειλημμένη φόρτιση και εκφόρτιση προκαλεί δομικές αλλαγές στα ηλεκτρόδια και τους ηλεκτρολύτες, ενδεχομένως μεταβάλλοντας τα ποσοστά αυτο-εκφόρτισης με την πάροδο του χρόνου.

Ημι-στερεές μπαταρίεςΔιατηρήστε πάνω από 80% χωρητικότητα μετά από 1000-1200 κύκλους μέσω σταθερών ταινιών SEI και αντι-οδοντρικών σχεδίων. Αυτό επεκτείνει τους κύκλους αντικατάστασης μπαταρίας από έξι μήνες έως πάνω από δύο χρόνια. Το κλειδί έγκειται στην υψηλή μηχανική αντοχή του ημι-στερεού ηλεκτρολύτη, η οποία καταστέλλει την ανάπτυξη των δενδριτών λιθίου.

Οι ημι-στερεές μπαταρίες μειώνουν την περιεκτικότητα σε υγρό ηλεκτρολύτη σε 5%-10%, με το υπόλοιπο να περιλαμβάνει ένα τρισδιάστατο πλαίσιο δικτύου πολυμερούς και κεραμικών σωματιδίων. Αυτή η δομή λειτουργεί σαν φίλτρο ακριβείας: εξασφαλίζει τη μεταφορά ιόντων κατά τη διάρκεια της φόρτισης/εκφόρτισης μέσω συνεχών καναλιών ιόντων, μειώνοντας σημαντικά τα ποσοστά διάχυσης ιόντων κατά τη διάρκεια των περιόδων ανάπαυσης.

Η ακριβής ρύθμιση από το Intelligent BMS (σύστημα διαχείρισης μπαταριών) παρέχει βελτιωμένη διασφάλιση ασφάλειας.

Εξοπλισμένο με ένα σύστημα διαχείρισης προσαρμοστικής μπαταρίας που βασίζεται σε φίλτρο Kalman, το ημι-στερεό μπαταρίας παρακολουθεί τις μικροεπιχειρήσεις σε πραγματικό χρόνο και ενεργοποιεί αυτόματα τη λειτουργία προστασίας χαμηλής ισχύος κατά την ανίχνευση μη φυσιολογικών αυξήσεων αυτο-απόκτησης.

Με την ακριβή μοντελοποίηση των χαρακτηριστικών θερμοκρασίας-τάσης της μπαταρίας-τάσης-αυτο-εκφόρτισης, το σύστημα ρυθμίζει δυναμικά την κατάσταση λειτουργίας του κυκλώματος εξισορρόπησης, μειώνοντας τη συνολική κατανάλωση ενέργειας σε κάτω από 50μa κατά τη διάρκεια της αποθήκευσης drone. Αυτό μειώνει περαιτέρω το ποσοστό αυτο-εκφόρτισης της μπαταρίας κατά 20%-30%.

Σύναψη:

Η τρέχουσα έρευνα στην ημι-στερεά τεχνολογία μπαταριών επικεντρώνεται στην ανάπτυξη προηγμένων συνθέσεων ηλεκτρολυτών για την ενίσχυση της σταθερότητας και τη μείωση της αυτο-απόκτησης. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν νέα ηλεκτρολύτες πολυμερούς πηκτής ή υβριδικά συστήματα που συνδυάζουν τα πλεονεκτήματα των στερεών και υγρών συστατικών. Με τη βελτιστοποίηση της σύνθεσης ηλεκτρολυτών, οι μπαταρίες με χαμηλότερα ποσοστά αυτο-εκφόρτισης μπορούν να κατασκευαστούν χωρίς να διακυβεύονται οι επιδόσεις.

Καθώς η έρευνα στον τομέα αυτό συνεχίζει να προχωράει, αναμένουμε περαιτέρω βελτιώσεις στα ποσοστά αυτο-εκφόρτισης και τη συνολική απόδοση της μπαταρίας.