Yarı katı piller kendi kendine deşarj ve pil performansını nasıl geliştirebilir?

Tarım ve araştırma gibi drone uygulamalarında, hızlı pil kendi kendine deşarj ve performans bozulması uzun süredir büyük ağrı noktaları olmuştur. Maddi İnovasyon ve Akıllı Yönetimdeki İkili Atılımlar ile,yarı katı pillerdrone güç sistemleri için güvenilirlik standartlarını yeniden tanımlamaktadır.

Yarı katı elektrolitleri sıvı elektrolitlerden daha güvenli yapan nedir?

Yarı katı elektrolitler pil teknolojisinde büyük bir sıçrama temsil eder. Geleneksel sıvı elektrolitlerden farklı olarak, yarı katı piller, katı ve sıvı elektrolitlerin en iyi özelliklerini birleştiren jel benzeri maddeler kullanır. Bu benzersiz kompozisyon, birden fazla güvenlik avantajı sunar:

1. Azaltılmış sızıntı riski: Yarı katı elektrolitlerin viskoz doğası, sıvı elektrolit pillerde yaygın bir güvenlik tehlikesi olan sızıntı olasılığını en aza indirir.

2. Gelişmiş yapısal stabilite: Yarı katı elektrolitler, pil içinde üstün mekanik destek sağlar ve fiziksel deformasyon veya darbeden kaynaklanan iç kısa devreler riskini azaltır.

3. Geliştirilmiş Termal Yönetim: Yarı katı yapı, daha düzgün ısı dağılımını kolaylaştırır ve termal kaçağı tetikleyebilecek lokalize sıcak noktaların olasılığını en aza indirir.

4. Güvenilir alev geciktirme: Geliştirilmiş alev direnci-tipik olarak oldukça yanıcı sıvı elektrolitlerin yanı sıra yarı katı elektrolitler gibi önemli ölçüde daha düşük yanma endeksleri sergiler.

Yarı katı pillerde kendi kendine deşarjı etkileyen temel faktörler

1. Kompozisyon, kendi kendine deşarj oranlarının belirlenmesinde kritik bir rol oynamaktadır. Katı ve sıvı bileşenler arasındaki denge iyon hareketliliğini ve advers reaksiyonların olasılığını etkiler.

2. Sıcaklık, yarı katı piller de dahil olmak üzere tüm pil tiplerindeki kendi kendine deşarj oranlarını önemli ölçüde etkiler. Daha yüksek sıcaklıklar tipik olarak kimyasal reaksiyonları hızlandırır ve iyon hareketliliğini arttırır, bu da daha hızlı kendini deşarj etmeye yol açar.

3. Bir bataryanın şarj durumu (SOC) kendi kendini giderme oranını etkiler. Daha yüksek SOC seviyelerinde depolanan piller, artan yan reaksiyon potansiyeli nedeniyle genellikle daha hızlı kendi kendine deşarj yaşar.

4. Elektrolit veya elektrot malzemelerindeki safsızlıklar veya kirletici maddeler kendi kendini deşifre etmeyi hızlandırır. Bu istenmeyen maddeler yan reaksiyonları katalize edebilir veya iyon hareketi için yollar oluşturabilir.

5. Elektrotlar ve yarı katı elektrolit arasındaki arayüz, kendini deşarjı etkileyen kritik bir bölgedir. Bu arayüzün stabilitesi, koruyucu katmanların oluşumunu etkiler.

6. Bir bataryanın bisiklet geçmişi, kendi kendini kurtarma özelliklerini etkiler. Tekrarlanan şarj ve boşaltma, elektrotlarda ve elektrolitlerde yapısal değişikliklere neden olur ve zaman içinde kendi kendine deşarj oranlarını potansiyel olarak değiştirir.

Yarı katı pillerKararlı SEI filmleri ve anti-dendrit tasarımları aracılığıyla 1000-1200 döngüden sonra% 80'in üzerinde kapasiteyi koruyun. Bu, drone pil değiştirme döngülerini altı aydan iki yıla kadar uzatır. Anahtar, lityum dendrit büyümesini baskılayan yarı katı elektrolitin yüksek mekanik mukavemetinde yatmaktadır.

Yarı katı piller, sıvı elektrolit içeriğini%5-10'a düşürürken, geri kalanı polimer jel ve seramik parçacıklarının üç boyutlu bir ağ çerçevesi içerir. Bu yapı hassas bir filtre gibi işlev görür: sürekli iyon kanalları aracılığıyla şarj/deşarj sırasında iyon taşınmasını sağlarken, dinlenme sürelerinde iyon difüzyon oranlarını önemli ölçüde azaltır.

Akıllı BMS (pil yönetim sistemi) tarafından kesin düzenleme gelişmiş güvenlik güvencesi sağlar.

Kalman filtresi tabanlı bir uyarlanabilir pil yönetim sistemi ile donatılmış yarı katı pil, mikro akım değişikliklerini gerçek zamanlı olarak izler ve anormal kendi kendine deşarj artışlarını tespit ettikten sonra düşük güçlü koruma modunu otomatik olarak etkinleştirir.

Pilin sıcaklık-voltaj-benlik-deşarj özelliklerini tam olarak modelleyerek, sistem dengeleme devresinin çalışma durumunu dinamik olarak ayarlar ve drone depolama sırasında genel güç tüketimini 50μA'nın altına düşürür. Bu, pil paketinin kendi kendine deşarj oranını%20-%30 oranında düşürür.

Çözüm:

Yarı katı pil teknolojisindeki mevcut araştırmalar, stabiliteyi arttırmak ve kendi kendine deşarjı azaltmak için gelişmiş elektrolit formülasyonları geliştirmeye odaklanmaktadır. Bunlar, katı ve sıvı bileşenlerin avantajlarını birleştiren yeni polimer jel elektrolitleri veya hibrit sistemleri içerebilir. Elektrolit bileşimini optimize ederek, daha düşük kendi kendine deşarj oranlarına sahip piller, performanstan ödün vermeden üretilebilir.

Bu alandaki araştırmalar ilerlemeye devam ettikçe, kendi kendine deşarj oranlarında ve genel pil performansında daha fazla gelişme bekliyoruz.