Цвёрдацельныя і паўцвёрдацельныя акумулятары: ключавыя адрозненні і прымяненне беспілотных лятальных апаратаў

Уводзіны

Традыцыйныя літый-іённыя акумулятары (нізкая шчыльнасць энергіі, гаручасць) не падыходзяць для беспілотнікаў, асабліва для сельскагаспадарчых БПЛА для абароны раслін, якім патрэбны больш працяглы час палёту і бяспека. Цвёрдацельныя (SSB) і паўцвёрдацельныя (Semi-SSB) акумулятары прапануюць рашэнні; ніжэй прыведзены іх асноўныя адрозненні і варыянты выкарыстання.

Асноўныя адрозненні

Ключавы прабел заключаецца ўканструкцыя электраліта, фарміраванне прадукцыйнасці і жыццяздольнасці:

1. Электраліт

1. SSBВыкарыстоўвайце 100% цвёрдыя электраліты (напрыклад, керамічныя, палімерныя) без лёгкаўзгаральных вадкіх кампанентаў.
2. Паўсухіх лодкахВыкарыстоўвайце гібрыдны электраліт — які спалучае цвёрдую матрыцу з 5–30% вадкага электраліта — каб збалансаваць прадукцыйнасць і прастату.

2. Ключавыя паказчыкі прадукцыйнасці

Па ключавых паказчыках эфектыўнасці дзве тэхналогіі дэманструюць відавочныя адрозненні:

1. Шчыльнасць энергііSSB-акумулятары дасягаюць 300–400+ Вт·г/кг (нават да 500 Вт·г/кг у прататыпах), у той час як паўSSB-акумулятары маюць 250–350 Вт·г/кг.
2. БяспекаSSB-акумулятары не маюць рызыкі ўцечкі і цеплавога перагрэву; паўSSB-акумулятары маюць нізкую ўзгаральнасць, што бяспечней, чым традыцыйныя літый-іённыя акумулятары, але ўсё ж маюць невялікі патэнцыял уцечкі ў параўнанні з SSB.
3. Хуткасць зарадкіSSB падтрымліваюць хуткую зарадку на працягу 15–30 хвілін, а Semi-SSB хутчэйшыя (10–25 хвілін), чым большасць сучасных SSB.
4. Жыццёвы цыклSSB-прылады маюць тэрмін службы ад 1000 да 3000 цыклаў, у той час як паўSSB-прылады маюць меншы тэрмін службы — 800–2000 цыклаў.
5. Кошт і маштабаванасцьСДБ маюць высокі кошт і знаходзяцца на перадкамерцыйнай стадыі; паўСДБ больш рэнтабельныя і блізкія да камерцыялізацыі.
6. Тэмпературная талерантнасцьSSB адаптуюцца да шырокага дыяпазону (ад -40°C да 85°C) для экстрэмальных умоў, а паўSSB працуюць у ўмераным дыяпазоне (ад -20°C да 75°C), што падыходзіць для большасці выпадкаў выкарыстання.

3. Уплыў на структуру

SSB маюць больш тонкую і лёгкую канструкцыю — што вельмі важна для зніжэння вагі БПЛА — дзякуючы адсутнасці зазораў ад вадкіх электралітаў. ПаўSSB захоўваюць невялікі аб'ём дзякуючы гібрыднаму электраліту, але прапануюць большую гнуткасць для кастомных акумулятарных блокаў БПЛА.

Прымяненне ў беспілотніках і сельскагаспадарчых БПЛА

1. БПЛА для абароны сельскагаспадарчых раслін

1. Паўсухіх лодкахУ цяперашні час гэта асноўны выбар — павялічвае час палёту да 30–45 хвілін (у параўнанні з 15–20 хвілінамі для літый-іённых акумулятараў), пакрывае 10–15 акраў за місію, падтрымлівае хуткую зарадку за 20 хвілін і мае нізкую рызыку забруджвання ўраджаю з-за ўцечкі.
2. SSBАрыентуйцеся на сцэнарыі высокага класа — прататыпы са шчыльнасцю энергіі 400 Вт·г/кг забяспечваюць 60–90 хвілін палёту (пакрыццё 20–30 акраў за місію) і адаптуюцца да экстрэмальных кліматычных умоў, але ў 3–5 разоў вышэйшыя выдаткі абмяжоўваюць шырокае выкарыстанне.

2. Камерцыйныя/прамысловыя беспілотнікі

1. Паўсухіх лодкахПадыходзіць для задач сярэдняй працягласці (напрыклад, геадэзія, інспекцыя) з працягласцю палёту 25–35 хвілін і больш за 1200 цыклаў, што забяспечвае эканамічную эфектыўнасць пры частых аперацыях.
2. SSBПадыходзяць для патрэб высокай прадукцыйнасці (напрыклад, картаграфаванне на вялікія адлегласці), маюць 50–80 хвілін палёту і нулявую рызыку пажару, што робіць іх ідэальнымі для аперацый над гарадскімі або адчувальнымі раёнамі.

3. Спажывецкія дроны

1. Паўсухіх лодкахПавялічваюць час палёту на 30–40% і з'яўляюцца даступнымі па цане, падыходзяць для мадэляў пачатковага і сярэдняга ўзроўню.
2. SSBВыкарыстоўваць у нішавых прэміяльных мэтах (напрыклад, для прафесійнай фатаграфіі) з больш чым 45 хвілінамі палёту і павышанай бяспекай.

Будучыня і высновы

Праз 5-7 гадоў паўсупрацьлодкавыя беспілотнікі (ПДЛ) будуць дамінаваць на рынку БПЛА дзякуючы перавагам у кошце і маштабаванасці. Па меры ўдасканалення тэхналогіі вытворчасці ПДЛ (напрыклад, маштабуемая вытворчасць керамічнага электраліта) яны паступова пранікнуць у сегменты высокага класа. Абедзве тэхналогіі вырашаюць праблемы абмежаванняў традыцыйных літый-іённых акумулятараў, што дазваляе зрабіць беспілотнікі больш працяглымі і бяспечнымі ў сельскай гаспадарцы, лагістыцы і іншых сферах.

Калі вам патрэбныя паўцвёрдыя батарэі, ULi можа прапанаваць шырокі спектр рашэнняў. Калі ласка, звяжыцеся з намі.