ما هي مميزات بطاريات الليثيوم أيون ذات الحالة الصلبة؟

تستمر تكنولوجيا الطاقة بدون طيار في تحقيق اختراقات. هذه التكنولوجيا الجديدة، المتمركزة بين بطاريات الليثيوم السائلة وجميع بطاريات الحالة الصلبة، تعمل على تغيير مشهد بطاريات الليثيوم التقليدية بمزاياها المتعددة الأبعاد، مما يضخ زخمًا جديدًا في اقتصاد الارتفاعات المنخفضة.

I. مضاعفة كثافة الطاقة: اختراقات مزدوجة في القدرة على التحمل والحمولة

عادةً ما تتمتع بطاريات بوليمر الليثيوم المستخدمة عادةً في الطائرات الاستهلاكية بدون طيار بكثافة طاقة أقل من 250 وات في الساعة/كجم، بينما نادرًا ما تتجاوز بطاريات الليثيوم السائلة في الطائرات بدون طيار لحماية المحاصيل الزراعية 300 وات في الساعة/كجم. وقد أدى ذلك إلى وضع معيار صناعي يتمثل في "مدة طيران تبلغ 30 دقيقة وسعة حمولة تبلغ 5 كجم".

تحقق البطاريات شبه الصلبة نقلة نوعية من خلال ابتكار المواد. ومن خلال الجمع بين أنودات السيليكون والكربون مع كاثودات عالية النيكل، تصل قدرتها إلى 350 وات/كجم، وهو ما يعادل ضعف كثافة الطاقة التقليدية تقريبًا. ويترجم هذا التحسين مباشرة إلى القدرة التشغيلية.

والأهم من ذلك أنه يعمل على تحسين "نسبة الطاقة إلى الوزن". وبينما تعمل البطاريات شبه الصلبة على زيادة كثافة الطاقة بنسبة 35%، فإنها تقلل الوزن بنسبة 20%. يتيح ذلك للطائرات بدون طيار التي يبلغ وزنها 5 كجم تحقيق وقت طيران يتراوح بين 30 إلى 40 دقيقة، مما يحل بشكل أساسي معضلة الصناعة حيث "إن حمل بطاريات إضافية أقل عملية من حمل حمولة أقل".

ثانيا. ثورة السلامة

تعمل تقنية الإلكتروليت الهلامي في البطاريات شبه الصلبة على التخلص بشكل أساسي من مخاطر السلامة المرتبطة بالإلكتروليتات السائلة. تثبت هذه البطاريات عدم وجود أي تسرب أو اشتعال أثناء اختبارات الثقب والضغط. في ظل الظروف القاسية، يفوق استقرارها الحراري بطاريات الليثيوم التقليدية بنسبة 300%، مما يحافظ على التفريغ المستقر حتى عند 80 درجة مئوية أو تحت تأثير الثقب.

ثالثا. القدرة على التكيف البيئي: إنتاج مستقر عند -40 درجة مئوية

من خلال تركيبات الإلكتروليت المحسنة، تتغلب البطاريات شبه الصلبة على قيود درجة الحرارة. تعمل منتجات ZYEBATTERY بثبات بين -40 درجة مئوية و60 درجة مئوية، مما يحافظ على الاحتفاظ بقدرة 85% في البرد القارس. في المقابل، تدوم بطاريات الليثيوم التقليدية 15 دقيقة فقط في ظل ظروف مماثلة، وتفشل في تلبية متطلبات عمليات الإنقاذ على ارتفاعات عالية أو الرحلات الاستكشافية القطبية.

رابعا. مزايا دورة الحياة

من خلال قمع نمو تشعبات الليثيوم، تعمل البطاريات شبه الصلبة على إطالة عمر الدورة إلى أكثر من 1000 دورة. تحتفظ بعض الطرز بقدرة تزيد عن 80% بعد 1200 دورة. بالنسبة للطائرات الزراعية بدون طيار التي يتم شحنها/تفريغها ثلاث مرات يوميًا، تتطلب البطاريات التقليدية استبدالين سنويًا، بينما تعمل البطاريات شبه الصلبة بشكل مستمر لمدة 12 شهرًا، مما يقلل التكاليف السنوية بنسبة 60%.

التسويق المتسارع

يمكن للطائرات بدون طيار من الدرجة الاستهلاكية، والصف الزراعي، ودرجة الطوارئ، والدرجة الصناعية أن تتبنى تدريجيًا بطاريات شبه صلبة. يمكن تخصيص الجهد والسعة لحزم البطاريات متعددة السلاسل لتلبية متطلبات محددة.

على سبيل المثال، يناسب تكوين السلسلة 6 طائرات بدون طيار للتصوير الجوي متوسطة الحجم (تحمل 20-30 دقيقة)، في حين أن إعداد 14 سلسلة مثالي لطائرات الرش الزراعية الكبيرة بدون طيار (تحمل 40-60 دقيقة). ومع ذلك، تتطلب هذه البطاريات نظامًا احترافيًا لإدارة البطارية (BMS) لضمان موازنة الجهد عبر السلسلة ومنع حوادث السلامة الناجمة عن عدم تناسق الجهد.

لا تعد البطاريات شبه الصلبة تقنية انتقالية، بل هي الحل الأمثل لمعالجة "القلق بشأن المدى" للطائرات بدون طيار اليوم. ويشير محللو الصناعة إلى أنه مع انخفاض تكاليف الإنتاج الضخم بحلول عام 2025، فإن هذه البطاريات سوف تخترق السوق الاستهلاكية بسرعة، مما سيمكن طائرات التصوير الجوي بدون طيار من تحقيق أكثر من ساعة واحدة من وقت الطيران وطائرات الشحن بدون طيار لتوصيل البضائع لمسافة تزيد عن 100 كيلومتر. سيؤدي هذا حقًا إلى إطلاق العنان لإمكانات الاقتصاد على ارتفاعات منخفضة.