Ці могуць рашэнні з ультратонкай фальгі з пакрыццём падвоіць запас трываласці цвёрдацельных батарэй беспілотнікаў?

Прамысловыя інспекцыйныя беспілотнікі, беспілотнікі для лагістычнай дастаўкі і платформы eVTOL хутка пераходзяць на цвёрдацельныя батарэі для дасягнення аб'ёмнай шчыльнасці энергіі, якая перавышае  350-400 Вт·гадз/кг . Тым не менш, палёты магутных беспілотных лятальных апаратаў патрабуюць устойлівага высокага C-каэфіцыента разрадаў, крутых скокаў уздыму і ўстойлівасці да моцнай вібрацыі рухавіка ( 100 Гц - 1500 Гц ).

У той час як цвёрдацельныя электраліты (SSE) замяняюць лёгкаўзгаральныя вадкія растваральнікі, цвёрдая кантактная мяжа цвёрдага рэчыва паміж матэрыяламі актыўнага катода/анода і стандартнымі металічнымі токапрыёмнікамі застаецца крытычнай уразлівасцю. Выкарыстанне звыштонкая алюмініевая і медная фальга з пакрыццём ( 4,5 мкм - 9 мкм  падкладка з 0,5 мкм - 1,5 мкм функцыянальных токаправодных пакрыццяў) эфектыўна падвойвае практычны запас трываласці, тэрмін службы і цеплавую стабільнасць цвёрдацельных батарэй беспілотнікаў.

Кантактны выклік Solid-Solid Interface

У адрозненне ад батарэй з вадкім электралітам, якія натуральна змочваюць паверхні электродаў, цвёрдацельныя батарэі цалкам залежаць ад фізічнага механічнага ціску для падтрымання кантакту:

Мікрарасслаенне пры дынамічнай дэфармацыі: бесперапынны разрад высокага C падчас узлёту дрона стварае лакальнае цеплавое пашырэнне і механічнае напружанне зруху, выклікаючы фізічныя шчыліны на мяжы токапрыёмніка.

Усплёскі імпедансу і цеплавыя трыгеры: адслаенне памяншае плошчу кантакту, павялічваючы ўнутранае супраціўленне (Rᵢₙₜ) і выклікаючы хуткі лакальны нагрэў, які пагражае цэласнасці цвёрдага электраліта.

Параўнанне: калектар з голым металам і фальга з ультратонкім пакрыццём

Сістэмы фольгаванага калектара току

Матрыца ніжэй параўноўвае голыя калектары з звыштонкай плёнкай з пакрыццём для цвёрдацельных акумулятарных элементаў беспілотнікаў:

Асноўныя прафесійныя перавагі прымянення цвёрдацельных батарэй беспілотнікаў

FAQ

Q1: Чаму цвёрдацельныя батарэі маюць патрэбу ў фальзе з пакрыццём больш, чым традыцыйныя вадкасныя?

A: У цвёрдацельных батарэях адсутнічаюць вадкія электраліты, каб запоўніць мікраскапічныя шчыліны на паверхні. Фольга з пакрыццём стварае гнуткі, токаправодны буферны пласт, які падтрымлівае бесперапынны фізічны і электрычны кантакт на мяжы цвёрдага рэчыва падчас пашырэння і скарачэння клетак.

Пытанне 2: ці павялічвае вага ультратонкай плёнкі даданне пласта пакрыцця?

A: Пакрыццё дадае толькі 0,5 мкм - 1,5 мкм лёгкага нанавугляроду на бок ( <1,5 г/м⊃2; ). Гэтая мінімальная маса значна кампенсуецца за кошт памяншэння таўшчыні металічнай падкладкі з 12 мкм да 6 мкм , што дазваляе зэканоміць чыстую вагу ячэйкі на 5–8 %..

Q3: Як фальга з пакрыццём прадухіляе з'яўленне дендрытаў у літый-металічных цвёрдацельных батарэях?

A: Нанаправодная грунтоўка згладжвае мікраскапічныя шурпатасці паверхні фальгі і мікразадзірыны, ствараючы цалкам аднастайнае электрычнае поле. Гэта прадухіляе лакалізаваную канцэнтрацыю току, якая выклікае зараджэнне дендрытаў літыя.

Пытанне 4: Якая максімальная хуткасць бесперапыннага разраду забяспечваецца звыштонкай плёнкай з пакрыццём?

A: Дзякуючы зніжэнню межфазнага супраціўлення ( R ᵢₙₜ) да 80% , звыштонкая фальга з пакрыццём дазваляе цвёрдацельным элементам падтрымліваць бесперапынную высокую хуткасць разраду ад 5C да 10C без заўчаснага падзення напружання або моцнага цеплавога назапашвання.

Q5: Як плёнка з ультратонкім пакрыццём абаронена ад разрыву падчас намотвання або кладкі батарэі?

A: Высокатрывалыя сплавы падкладкі (напрыклад, цвёрды алюміній 1235/8011 або высокатрывалая электраасаджаная медзь) у спалучэнні з замкнёнай рэзкай з кантролем нацяжэння прадухіляюць разрыў фальгі падчас высакахуткасных аўтаматызаваных аперацый кладкі.

Заключэнне

Усынаўленне Рашэнні з звыштонкай фальгі з пакрыццём вырашаюць крытычную праблему інтэрфейсу цвёрдае і цвёрдае рэчыва, эфектыўна падвойваючы запас трываласці і эксплуатацыйную надзейнасць цвёрдацельных батарэй беспілотнікаў.

Каб аптымізаваць выбар матэрыялу для вытворчасці батарэі беспілотніка:

Мандатныя фольгі з вугляродным пакрыццём для мікрагравіроўкі: укажыце нанавугляродныя грунтоўныя пакрыцця 0,5 мкм - 1,0 мкм на алюмініевай (катод) 9 мкм і меднай (анод) фальгах таўшчынёй 4,5 мкм - 6 мкм.

Патрабуецца праверка трываласці на адрыў пры 180° (>350 Н/м): пераканайцеся, што вытворцы элементаў правяраюць адгезію электрода да фальгі да і пасля выпрабаванняў на дынамічную вібрацыю.

Аўдыт шурпатасці паверхні і межаў задзірын (≤ 1 м): строга выконвайце стандарты лазернай рэзкі, каб гарантаваць адсутнасць задзірын, якія могуць парушыць звыштонкія пласты цвёрдага электраліта.