Είναι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης ελαφρύτερες από τα ιόντα λιθίου;

ΕκτάριοΜπαταρίες στερεάς κατάστασηςΕλαφρύτερο από ιόντα λιθίου; Η ερώτηση βάρους που πρέπει να κάνουν οι χειριστές UAV

Το βάρος έχει τεράστια σημασία στη σχεδίαση UAV. Κάθε γραμμάριο που προστίθεται στη θήκη της μπαταρίας είναι ένα γραμμάριο που αφαιρείται από τη χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου ή τον χρόνο πτήσης — μερικές φορές και τα δύο. Έτσι, όταν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης μπαίνουν στη συζήτηση, η ερώτηση βάρους τίθεται γρήγορα: είναι ελαφρύτερες από τις συσκευασίες ιόντων λιθίου που ήδη χρησιμοποιούμε;

Η άμεση απάντηση είναι: όχι απαραίτητα. Αλλά αυτή είναι η λάθος ερώτηση. Εδώ είναι το σωστό — και γιατί η διάκριση αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο πρέπει να σκεφτείτε τις μπαταρίες στερεάς κατάστασης για τη λειτουργία σας.

Η παρανόηση που αξίζει να ξεκαθαριστεί πρώτα

Μπαταρίες στερεάς κατάστασηςδεν είναι εγγενώς ελαφρύτερες από τις συμβατικές συσκευασίες ιόντων λιθίου ή πολυμερών λιθίου ισοδύναμης χωρητικότητας. Σε πολλές τρέχουσες μορφές παραγωγής, ένα πακέτο στερεάς κατάστασης της ίδιας ονομαστικής χωρητικότητας ζυγίζει στην πραγματικότητα λίγο περισσότερο από ένα ποιοτικό ισοδύναμο LiPo, επειδή τα υλικά στερεών ηλεκτρολυτών έχουν συχνά υψηλότερη πυκνότητα από τους υγρούς ηλεκτρολύτες που αντικαθιστούν.

Αυτό εκπλήσσει τους ανθρώπους που αναμένουν ότι η "προηγμένη τεχνολογία" σημαίνει αυτόματα ελαφρύτερη. Δεν λειτουργεί έτσι με τη χημεία της μπαταρίας.

Αυτό που έχουν οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης - και αυτό είναι το σχετικό πλεονέκτημα για τις εφαρμογές UAV - είναι σημαντικά υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα. Περισσότερες βατώρες αποθηκευμένες ανά κιλό βάρους μπαταρίας. Αυτή η διαφορά αλλάζει εντελώς τη συζήτηση για το βάρος μόλις καταλάβετε τι σημαίνει στην πράξη.

Η ενεργειακή πυκνότητα είναι αυτό που σημαίνει στην πραγματικότητα το βάρος για τα drones

Εδώ είναι το reframe που έχει σημασία.

Μια συμβατική μπαταρία ιόντων λιθίου ή LiPo UAV αποδίδει περίπου 200 έως 260 Wh/kg σε επίπεδο συσκευασίας. Οι τρέχουσες μπαταρίες UAV στερεάς κατάστασης παραγωγής φτάνουν τα 330 έως 400 Wh/kg σύμφωνα με το ίδιο πρότυπο μέτρησης.

Αυτοί οι αριθμοί σημαίνουν ότι για να αποθηκεύσει την ίδια ποσότητα ενέργειας - τον ίδιο πιθανό χρόνο πτήσης - ένα πακέτο στερεάς κατάστασης πρέπει να ζυγίζει σημαντικά λιγότερο από το πακέτο LiPo που κάνει την ίδια δουλειά.

Εργαστείτε με μια απλή σύγκριση. Εάν το αεροσκάφος σας χρησιμοποιεί επί του παρόντος ένα πακέτο LiPo 1 kg που αποδίδει 220 Wh, ένα πακέτο στερεάς κατάστασης στα 360 Wh/kg παρέχει τις ίδιες 220 Wh στα 610 γραμμάρια περίπου. Αυτό είναι περίπου 390 γραμμάρια εξοικονόμησης — για τον ίδιο χρόνο πτήσης. Σε ένα UAV με χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου 2 κιλών, η ανάκτηση 390 γραμμαρίων από τη θήκη της μπαταρίας είναι ένα σημαντικό λειτουργικό κέρδος. Επεκτείνει τη χωρητικότητα ωφέλιμου φορτίου, μειώνει το συνολικό βάρος απογείωσης ή επιτρέπει περισσότερους αισθητήρες ή εξοπλισμό χωρίς να καλύπτονται τα ρυθμιστικά όρια βάρους.

Εναλλακτικά, διατηρήστε την μπαταρία στο 1 κιλό και το πακέτο στερεάς κατάστασης μεταφέρει τώρα 360 Wh αντί για 220 — περίπου 64% περισσότερη ενέργεια — που μεταφράζεται απευθείας σε παρατεταμένο χρόνο πτήσης.

Καμία εκδοχή αυτού δεν αφορά την ελαφρύτερη μπαταρία σε απόλυτες τιμές. Και οι δύο σκοπεύουν να κερδίσουν περισσότερα από τον ίδιο προϋπολογισμό βάρους.

Όπου η σύγκριση βάρους γίνεται πιο περίπλοκη

Η πυκνότητα ενέργειας σε επίπεδο συσκευασίας ποικίλλει μεταξύ κατασκευαστών και χημικών ηλεκτρολυτών και οι αριθμοί σε επίπεδο κυψέλης που κυριαρχούν στους ισχυρισμούς μάρκετινγκ συχνά υπερεκτιμούν αυτό που παρέχει το τελικό πακέτο μόλις προσθέσουν το βάρος τους το BMS, το περίβλημα και οι σύνδεσμοι.

Να ζητάτε πάντα Wh/kg σε επίπεδο συσκευασίας — όχι σε επίπεδο κυψέλης. Μια μπαταρία στερεάς κατάστασης που υπόσχεται 450 Wh/kg σε επίπεδο κυψέλης μπορεί να αποδίδει 340 έως 380 Wh/kg σε επίπεδο συσκευασίας, κάτι που εξακολουθεί να είναι σημαντικά καλύτερο από το LiPo αλλά διαφορετικό από τον αριθμό επικεφαλίδας.

Για λόγους άμεσης σύγκρισης βάρους: εάν αξιολογείτε εάν μπορείτε να ανταλλάξετε το τρέχον πακέτο LiPo με ένα πακέτο στερεάς κατάστασης ακριβώς του ίδιου φυσικού βάρους, περιμένετε παρόμοιο ή οριακά βαρύτερο βάρος σε ισοδύναμη χωρητικότητα, αλλά ουσιαστικά καλύτερη ενεργειακή πυκνότητα — που σημαίνει ότι είτε ένα μικρότερο πακέτο επιτυγχάνει την ίδια αποστολή είτε το ίδιο μέγεθος πακέτο θα το επεκτείνει δραματικά.

Τι σημαίνει αυτό για το ωφέλιμο φορτίο UAV και τον προγραμματισμό πτήσεων

Η αποδοτικότητα βάρους των μπαταριών στερεάς κατάστασης έχει πρακτικές επιπτώσεις που κατακλύζονται μέσω του σχεδιασμού της αποστολής.

Οι χειριστές που πληρούν τα ρυθμιστικά όρια βάρους απογείωσης μπορεί να διαπιστώσουν ότι οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης τους επιτρέπουν να μεταφέρουν ένα προηγουμένως αδύνατο ωφέλιμο φορτίο αισθητήρα χωρίς να υπερβούν το όριο. Οι χειριστές που εκτελούν αποστολές μεγάλης διάρκειας μπορεί να διαπιστώσουν ότι ένα μόνο πακέτο στερεάς κατάστασης αντικαθιστά 2 πακέτα LiPo, μειώνοντας την ανάγκη για ανταλλαγές στη μέση της αποστολής. Κανένα από τα δύο δεν απαιτεί η μπαταρία να είναι ελαφρύτερη σε απόλυτες τιμές — απλώς πιο αποδοτική ανά γραμμάριο.

ZYEBATTERYγια Επιχειρήσεις UAV με συνείδηση ​​βάρους

Το ZYEBATTERY αναπτύσσεταιΜπαταρίες UAV ιόντων λιθίου στερεάς κατάστασης και πολυμερών λιθίου υψηλής απόδοσηςμε προδιαγραφές ενεργειακής πυκνότητας σε επίπεδο πακέτου τεκμηριωμένες παράλληλα με το φυσικό βάρος — επειδή για τους χειριστές UAV, αυτοί οι 2 αριθμοί μαζί λένε την πλήρη ιστορία που οι αριθμοί σε επίπεδο κυψέλης από μόνες τους δεν μπορούν.

Οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης δεν είναι ελαφρύτερες. Απλώς κουβαλάνε περισσότερα, για το ίδιο βάρος. Στις επιχειρήσεις UAV, αυτή είναι η καλύτερη συμφωνία.