Làm thế nào có thể cải thiện pin bán rắn và hiệu suất pin và hiệu suất pin?

Trong các ứng dụng của máy bay không người lái như nông nghiệp và khảo sát, tự xả pin nhanh và suy thoái hiệu suất từ ​​lâu đã là những điểm đau lớn. Thông qua các đột phá kép trong đổi mới vật chất và quản lý thông minh,Pin bán rắnđang xác định lại các tiêu chuẩn độ tin cậy cho các hệ thống năng lượng máy bay không người lái.

Điều gì làm cho các chất điện giải bán rắn an toàn hơn các chất điện phân lỏng?

Các chất điện phân bán rắn thể hiện một bước nhảy vọt trong công nghệ pin. Không giống như các chất điện phân lỏng truyền thống, pin bán rắn sử dụng các chất giống như gel kết hợp các tính chất tốt nhất của chất điện phân rắn và lỏng. Thành phần độc đáo này cung cấp nhiều lợi thế an toàn:

1. Giảm nguy cơ rò rỉ: Bản chất nhớt của các chất điện giải bán rắn giảm thiểu khả năng rò rỉ, một mối nguy hiểm an toàn phổ biến trong pin điện phân lỏng.

2. Tăng cường độ ổn định cấu trúc: Các chất điện phân bán rắn cung cấp hỗ trợ cơ học vượt trội trong pin, giảm nguy cơ các mạch ngắn bên trong gây ra bởi biến dạng hoặc tác động vật lý.

3. Quản lý nhiệt được cải thiện: Cấu trúc bán rắn tạo điều kiện cho sự phân bố nhiệt đồng đều hơn, giảm thiểu khả năng các điểm nóng cục bộ có thể kích hoạt dòng nhiệt.

4. Tăng độ chậm phát triển đáng tin cậy: Khả năng chống ngọn lửa tăng cường, không giống như các chất điện phân lỏng dễ cháy, các chất điện phân bán rắn thể hiện các chỉ số dễ cháy thấp hơn đáng kể.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến việc tự xả trong pin bán rắn

1. Thành phần đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định tỷ lệ tự xả. Sự cân bằng giữa các thành phần rắn và chất lỏng ảnh hưởng đến tính di động của ion và khả năng của các phản ứng bất lợi.

2. Nhiệt độ tác động đáng kể đến tỷ lệ tự xả trong tất cả các loại pin, bao gồm cả pin bán rắn. Nhiệt độ cao hơn thường tăng tốc các phản ứng hóa học và tăng tính di động của ion, dẫn đến việc tự xả nhanh hơn.

3. Trạng thái sạc của pin (SOC) ảnh hưởng đến tỷ lệ tự xả của nó. Pin được lưu trữ ở mức SOC cao hơn thường trải qua quá trình tự xả nhanh hơn do tăng tiềm năng cho các phản ứng phụ.

4. Các tạp chất hoặc chất gây ô nhiễm trong vật liệu điện phân hoặc điện cực tăng tốc tự xả. Những chất không mong muốn này có thể xúc tác cho các phản ứng phụ hoặc tạo ra con đường cho chuyển động ion.

5. Giao diện giữa các điện cực và chất điện phân bán rắn là một khu vực quan trọng ảnh hưởng đến việc tự xả. Tính ổn định của giao diện này ảnh hưởng đến sự hình thành các lớp bảo vệ.

6. Lịch sử đạp xe của một pin ảnh hưởng đến các đặc điểm tự xả của nó. Sạc và xả lặp đi lặp lại gây ra sự thay đổi cấu trúc trong điện cực và chất điện giải, có khả năng thay đổi tỷ lệ tự xả theo thời gian.

Pin bán rắnDuy trì công suất hơn 80% sau 1000-1200 chu kỳ thông qua các bộ phim SEI ổn định và thiết kế chống dendrite. Điều này mở rộng chu kỳ thay thế pin máy bay không người lái từ sáu tháng đến hơn hai năm. Chìa khóa nằm ở cường độ cơ học cao của chất điện phân bán rắn, ngăn chặn sự phát triển của dendrite lithium.

Pin bán rắn làm giảm hàm lượng điện phân lỏng xuống còn 5%-10%, phần còn lại bao gồm khung mạng ba chiều của gel polymer và các hạt gốm. Cấu trúc này hoạt động giống như bộ lọc chính xác: nó đảm bảo vận chuyển ion trong quá trình sạc/xả thông qua các kênh ion liên tục trong khi giảm đáng kể tốc độ khuếch tán ion trong các giai đoạn nghỉ.

Quy định chính xác của BMS thông minh (Hệ thống quản lý pin) cung cấp đảm bảo an toàn nâng cao.

Được trang bị hệ thống quản lý pin thích ứng dựa trên bộ lọc Kalman, pin bán rắn theo dõi các thay đổi vi mô trong thời gian thực và tự động kích hoạt chế độ bảo vệ công suất thấp khi phát hiện tăng sự tự xả bất thường.

Bằng cách mô hình hóa chính xác các đặc tính lưu phóng điện áp nhiệt độ của pin, hệ thống điều chỉnh động lực hoạt động của mạch cân bằng, giảm mức tiêu thụ năng lượng tổng thể xuống dưới 50μa trong quá trình lưu trữ máy bay không người lái. Điều này càng làm giảm 20%-30%của bộ giảm tốc pin.

Phần kết luận:

Nghiên cứu hiện tại trong công nghệ pin bán rắn tập trung vào việc phát triển các công thức điện phân tiên tiến để tăng cường độ ổn định và giảm tự xả. Chúng có thể bao gồm các chất điện phân gel polymer mới hoặc các hệ thống lai kết hợp các lợi thế của các thành phần rắn và lỏng. Bằng cách tối ưu hóa thành phần điện giải, pin có tỷ lệ tự xả thấp hơn có thể được sản xuất mà không ảnh hưởng đến hiệu suất.

Khi nghiên cứu trong lĩnh vực này tiếp tục phát triển, chúng tôi dự đoán những cải thiện hơn nữa về tỷ lệ tự xả và hiệu suất pin tổng thể.