Bruker et solid state-batteri litium?

gjør enSolid State-batteriBruker du litium? 

Ja - men ikke på samme måte

Ja,solid state-batterierbruk litium. Den delen er grei. Det som er mer interessant - og mer nyttig for alle som prøver å forstå hvorfor solid state-batterier fungerer annerledes enn konvensjonelle - er hvordan litium brukes, og hva som endres når du går fra en flytende-elektrolytt-design til en solid.

Forskjellen er ikke bare tekniske detaljer. Den forklarer ytelsespåstandene du ser i solid state batterimarkedsføring og hjelper deg med å vurdere om disse påstandene gjelder det spesifikke batteriet du vurderer.

Litiums rolle i ethvert batteri

I alle litiumbatterier - solid state eller konvensjonelle - er litium arbeidsionet. Under lading forlater litiumioner katoden (positiv elektrode), beveger seg gjennom elektrolytten og lagres i anoden (negativ elektrode). Under utladning reverseres den prosessen: litiumioner beveger seg fra anoden tilbake gjennom elektrolytten til katoden, og energien som frigjøres i den bevegelsen driver dronen.

Elektrolyttens jobb er ganske enkelt å la litiumioner passere gjennom den mens de blokkerer elektroner - som i stedet blir tvunget til å reise gjennom den eksterne kretsen og drive motorene. Enten elektrolytten er flytende eller fast, gjør litium det samme grunnleggende arbeidet.

Det som endres er hvor litium lagres i anoden, og hvor effektivt den lagringen skjer.

Hvordan konvensjonelle batterier lagrer litium ved anoden

I standard litiumpolymerbatterier er anoden laget av grafitt. Litiumioner akkumuleres ikke bare på grafitt - de interkalerer, noe som betyr at de glir mellom lag med karbonatomer i grafittkrystallstrukturen. Hver grafittenhet kan bare inneholde et fast antall litiumioner, bestemt av dens krystallgeometri.

Denne interkaleringsmekanismen er stabil og godt forstått, men den setter et hardt tak på hvor mye litium en grafittanode kan lagre per gram materiale. Det taket er en del av det som begrenser energitettheten til konvensjonelle LiPo-batterier til omtrent 200 til 260 Wh/kg på pakkenivå - uansett hvor bra resten av designet er.

Hvordan Solid State-batterier kan bruke litium annerledes

Det er her solid state-design skaper en meningsfull ytelsesmulighet.

Fordi faste elektrolytter fysisk kan blokkere dendrittpenetrasjon - de metalliske filamentene som gjør litiummetallanoder farlige i flytende elektrolyttbatterier - kan solid state-batterier erstatte grafittanoder med rent litiummetall.

Litiummetall blander seg ikke. Den plater og striper direkte som bulkmetall under lading og utlading. Og litiummetall lagrer omtrent 10 ganger flere litiumioner per gram enn grafitt gjør.

Resultatet: et solid state-batteri med en litiummetallanode treffer ikke det samme energitetthetstaket som et grafittanodedesign. Dette er arkitekturen bak 350 til 400+ Wh/kg energitetthetstall på pakkenivå knyttet til avanserte solid state-batterier – tall som ikke er oppnåelige med grafittanoder uavhengig av elektrolytttype.

Hvorfor denne forskjellen er viktig når du vurderer produkter

Ikke alle solid state-batterier bruker litiummetallanoder. Førstegenerasjons solid state-design beholder ofte grafittanoder og erstatter bare elektrolytten. Disse batteriene gir forbedret sikkerhet og sykluslevetid sammenlignet med LiPo - ekte fordeler - men deres energitetthet er lik konvensjonelle litiumion-batterier, ikke dramatisk høyere.

Når du ser et solid state-batteri som krever 350+ Wh/kg, er en litiummetallanode bak det tallet. Når du ser en som hevder 210 til 240 Wh/kg, bruker den nesten helt sikkert grafitt - elektrolytten endret seg, men anoden gjorde det ikke.

For UAV-operatører som velger mellom solid state-alternativer, spør "bruker dette batteriet en litiummetallanode eller grafitt?" forteller deg umiddelbart om påstandene om energitetthet er basert på den fulle solid state-fordelen eller bare elektrolyttsubstitusjonen.

ZYEBATTERIs anodearkitekturdokumentasjon

ZYEBATTERIgir anodearkitekturspesifikasjoner for solid state lithium ion og høyytelses lithium polymer UAV-batterier - fordi å vite om litiummetall eller grafitt er ved anoden avgjør om energitetthetstallene på spesifikasjonsarket er fra full solid state-design eller en hybrid tilnærming.

Solid state batterierbruk litium. Det mer nyttige spørsmålet er hvor og hvordan - og det spørsmålet har et spesifikt, dokumenterbart svar.