Pin trạng thái rắn có bị suy giảm không?

Pin thể rắn có xuống cấp không? Có - Nhưng khác với những gì bạn có thể mong đợi

Mỗi pin xuống cấp. Bất cứ ai bán cho bạn một cục pin không phải là bán cho bạn một cục pin - họ đang bán cho bạn một câu chuyện. Câu hỏi thực sự dành cho người vận hành UAV không phải là liệupin trạng thái rắnxuống cấp, mà là chúng xuống cấp như thế nào, nhanh đến mức nào và liệu kiểu xuống cấp đó tốt hơn hay tệ hơn đối với hoạt động thương mại so với những gì bạn đã quen với gói lithium polymer.

Câu trả lời cho cả 3 đều hữu ích hơn là chỉ đơn giản có hoặc không.

Pin LiPo thông thường xuống cấp như thế nào

Để hiểu tại sao sự xuống cấp ở trạng thái rắn lại khác, cần biết các cơ chế chính hạn chế tuổi thọ của pin LiPo.

Quá trình oxy hóa điện giải là con đường thoái hóa lâu dài chiếm ưu thế trong hầu hết các tế bào LiPo. Chất điện phân hữu cơ lỏng phản ứng chậm với bề mặt điện cực qua các chu kỳ phóng điện lặp đi lặp lại, tạo thành một lớp gọi là pha trung gian chất điện phân rắn (SEI). Lớp này tăng dần điện trở trong và tiêu thụ lithium không còn có thể tham gia lưu trữ năng lượng - giảm công suất theo chu kỳ.

Mạ lithium xảy ra trong quá trình sạc nhanh hoặc sạc ở nhiệt độ thấp, khi các ion lithium đến cực dương than chì nhanh hơn mức chúng có thể được hấp thụ. Liti kim loại tích tụ trên bề mặt cực dương, làm giảm công suất và tăng nguy cơ đoản mạch bên trong theo thời gian.

Sự mỏi cấu trúc cực âm xảy ra khi sự giãn nở và co lại lặp đi lặp lại của vật liệu điện cực trong quá trình đạp xe gây ra vết nứt cực nhỏ ở các hạt cực âm – làm giảm diện tích bề mặt có sẵn để trao đổi ion và hạn chế dần khả năng trao đổi.

Cả 3 cơ chế này đều kết hợp. Một gói LiPo ở 400 chu kỳ không chỉ cũ hơn - nó còn gây sát thương tích lũy từ cả 3 con đường cùng một lúc.

Làm saoPin thể rắnXuống cấp khác nhau

Việc loại bỏ chất điện phân lỏng sẽ làm thay đổi cơ chế phân hủy nào đang hoạt động và tốc độ tiến triển của chúng.

Quá trình oxy hóa điện giải giảm đáng kể. Chất điện phân rắn không phản ứng với bề mặt điện cực giống như chất điện phân lỏng. Sự hình thành SEI tiêu thụ dung lượng lithium trong tế bào LiPo không hình thành hoặc hình thành chậm hơn nhiều trong tế bào trạng thái rắn. Đây là lý do chính khiến pin thể rắn thể hiện khả năng duy trì công suất tốt hơn qua nhiều chu kỳ hơn - chúng không làm mất đi lượng lithium do sự tăng trưởng của SEI ở cùng tốc độ.

Động lực mạ lithium thay đổi. Trong các tế bào trạng thái rắn sử dụng cực dương kim loại lithium, các tấm và dải lithium vốn là một phần của hoạt động bình thường. Chất điện phân rắn cung cấp một rào cản vật lý chống lại sự xâm nhập dendrite mà chất điện phân lỏng không thể làm được - về mặt lý thuyết cho phép sạc nhanh hơn mà không gặp phải rủi ro suy thoái liên quan đến lớp mạ tương tự như hạn chế tốc độ sạc LiPo.

Một cơ chế xuống cấp mới xuất hiện: phân tách giao diện. Đây là thách thức cụ thể đối với hóa học trạng thái rắn. Khi các điện cực giãn nở và co lại trong quá trình đạp xe, chất điện phân rắn không chảy để duy trì sự tiếp xúc như chất điện phân lỏng. Những khoảng trống cực nhỏ có thể phát triển giữa bề mặt điện cực và chất điện phân – làm tăng điện trở và giảm hiệu suất truyền ion. Trong pin UAV trạng thái rắn thế hệ hiện tại, việc quản lý giao diện này là một trong những thách thức kỹ thuật chính ảnh hưởng đến vòng đời.

Điều này có ý nghĩa gì đối với người vận hành UAV trong thực tế

Tác động thực sự của các cơ chế suy thoái khác nhau này:pin trạng thái rắn trong các ứng dụng UAV thương mạithường thể hiện sự suy giảm công suất trên mỗi chu kỳ chậm hơn so với các gói LiPo tương đương - 600 đến 900 chu kỳ ở mức duy trì công suất 80% so với 300 đến 500 đối với LiPo trong các điều kiện tương đương.

Nhưng sự xuống cấp không phải là vô hình hoặc bằng không. Các gói trạng thái rắn sẽ mất dung lượng theo thời gian. Tốc độ chậm hơn, cơ chế khác nhau và hành vi cuối vòng đời nhìn chung dễ dự đoán hơn — nhưng các nhà khai thác lập kế hoạch thay thế vẫn cần tính đến sự xuống cấp thay vì cho rằng các gói trạng thái rắn chạy mãi mãi.

Đường cong xuống cấp dễ dự đoán hơn của pin thể rắn thực sự hữu ích cho việc quản lý đội xe. Sự suy giảm công suất trong các tế bào trạng thái rắn có xu hướng tuyến tính hơn và ít bị giảm đột ngột hơn mà các gói LiPo cũ đôi khi biểu hiện khi thiệt hại SEI tích lũy đạt đến một ngưỡng. Tính tuyến tính đó làm cho việc lập kế hoạch về thời gian thay thế trở nên dễ dàng hơn.

Tài liệu xuống cấp của pin ZYEB

pin ZYEBcung cấp dữ liệu duy trì công suất và vòng đời cho pin lithium ion trạng thái rắn và pin lithium polymer polymer hiệu suất cao dựa trên thử nghiệm điều kiện vận hành thực tế — không chỉ là lý tưởng trong phòng thí nghiệm. Đối với các nhà khai thác xây dựng ngân sách thay thế và lịch trình quản lý đội xe, việc biết đường cong xuống cấp thực tế cũng quan trọng như biết hiệu suất ban đầu.

Pin trạng thái rắn xuống cấp. Họ chỉ làm điều đó chậm hơn, dễ đoán hơn và vì những lý do khác với gói LiPo mà hầu hết các nhà khai thác thường thay thế.