Bruger et solid state-batteri lithium?

gør enSolid State batteriBruger du lithium? 

Ja - men ikke på samme måde

Ja,solid state batterierbruge lithium. Den del er ligetil. Hvad der er mere interessant - og mere nyttigt for alle, der forsøger at forstå, hvorfor solid state-batterier fungerer anderledes end konventionelle - er, hvordan lithium bruges, og hvad der ændrer sig, når du går fra et flydende-elektrolyt-design til et solidt.

Forskellen er ikke kun tekniske detaljer. Det forklarer de præstationskrav, du ser i solid state-batterimarkedsføring, og hjælper dig med at vurdere, om disse påstande gælder for det specifikke batteri, du overvejer.

Lithiums rolle i ethvert batteri

I hvert lithiumbatteri - solid state eller konventionelt - er lithium den fungerende ion. Under opladning forlader lithium-ioner katoden (positiv elektrode), bevæger sig gennem elektrolytten og opbevares i anoden (negativ elektrode). Under afladning vender den proces: lithiumioner bevæger sig fra anoden tilbage gennem elektrolytten til katoden, og den energi, der frigives i den bevægelse, driver dronen.

Elektrolyttens opgave er simpelthen at lade lithium-ioner passere gennem den, mens de blokerer elektroner - som i stedet er tvunget til at rejse gennem det eksterne kredsløb og driver motorerne. Uanset om elektrolytten er flydende eller fast, udfører lithium det samme grundlæggende arbejde.

Det, der ændrer sig, er, hvor lithium opbevares i anoden, og hvor effektivt denne opbevaring sker.

Sådan opbevarer konventionelle batterier lithium ved anoden

I standard lithium polymer batterier er anoden lavet af grafit. Lithiumioner akkumuleres ikke blot på grafit - de interkalerer, hvilket betyder, at de glider mellem lag af kulstofatomer i grafitkrystalstrukturen. Hver grafitenhed kan kun indeholde et fast antal lithiumioner, bestemt af dens krystalgeometri.

Denne indskydningsmekanisme er stabil og velforstået, men den sætter et hårdt loft over, hvor meget lithium en grafitanode kan opbevare pr. gram materiale. Det loft er en del af det, der begrænser energitætheden af ​​konventionelle LiPo-batterier til omkring 200 til 260 Wh/kg på pakkeniveau - uanset hvor godt resten af ​​designet er.

Hvordan Solid State-batterier kan bruge lithium anderledes

Det er her, solid state-design skaber en meningsfuld præstationsmulighed.

Fordi faste elektrolytter fysisk kan blokere dendritpenetration - de metalliske filamenter, der gør lithiummetalanoder farlige i flydende elektrolytbatterier - kan solid state-batterier erstatte grafitanoder med rent lithiummetal.

Lithiummetal blander sig ikke. Det plader og strips direkte som bulk metal under opladning og afladning. Og lithiummetal lagrer cirka 10 gange flere lithiumioner pr. gram, end grafit gør.

Resultatet: et solid state-batteri med en lithiummetalanode rammer ikke det samme energitæthedsloft som et grafitanodedesign. Dette er arkitekturen bag de 350 til 400+ Wh/kg energitæthedstal på pakkeniveau, der er forbundet med avancerede solid state-batterier - tal, der ikke er opnåelige med grafitanoder uanset elektrolyttype.

Hvorfor denne skelnen er vigtig, når man vurderer produkter

Ikke alle solid state-batterier bruger lithiummetalanoder. Førstegenerations solid state-designs beholder ofte grafitanoder og erstatter kun elektrolytten. Disse batterier giver forbedret sikkerhed og cykluslevetid sammenlignet med LiPo - ægte fordele - men deres energitæthed svarer til konventionelle lithium-ion-batterier, ikke dramatisk højere.

Når du ser et solid state-batteri, der hævder 350+ Wh/kg, er en lithiummetalanode bag det tal. Når du ser en, der hævder 210 til 240 Wh/kg, bruger den næsten helt sikkert grafit - elektrolytten ændrede sig, men det gjorde anoden ikke.

For UAV-operatører, der vælger mellem solid state-muligheder, spørger de "bruger dette batteri en lithiummetalanode eller -grafit?" fortæller dig med det samme, om energitæthedskravene er baseret på den fulde solid state-fordel eller blot elektrolytsubstitutionen.

ZYEBATTERI's anodearkitekturdokumentation

ZYEBATTERIleverer anodearkitekturspecifikationer for solid state lithium ion og højtydende lithium polymer UAV batterier - fordi at vide, om lithium metal eller grafit er ved anoden, bestemmer, om energitæthedstallene på specifikationsarket er fra fuld solid state design eller en hybrid tilgang.

Solid state batterierbruge lithium. Det mere nyttige spørgsmål er hvor og hvordan - og det spørgsmål har et specifikt, dokumenterbart svar.