لماذا نعطي الأولوية لبطاريات الحالة الصلبة لتكنولوجيا الطائرات بدون طيار؟

تمنع القيود الحالية في تكنولوجيا بطاريات الليثيوم أيون تحقيق التوازن بين مدة الرحلة وسعة الحمولة.

لا ينبغي لعشاق الطائرات بدون طيار الاختيار بين إبقاء طائراتهم بدون طيار في الجو لفترة أطول أو تزويدها ببطاريات أكثر تكلفة. لا ينبغي لفرق الاستجابة للطوارئ أن تستدعي الطائرات بدون طيار لإعادة شحنها أثناء تتبع انتشار حرائق الغابات.

بطاريات الحالة الصلبةحل تحديات درجات الحرارة التي ابتليت بها العمليات العسكرية لفترة طويلة، مع مزايا تمتد إلى ما هو أبعد من مقاييس الأداء الأولية. تظل إلكتروليتاتها مستقرة عند درجات حرارة منخفضة للغاية، مما يضمن أداءً موثوقًا به أثناء مهام الاستطلاع في القطب الشمالي مع تحمل التعرض لدرجة حرارة 70 درجة مئوية دون مخاطر الهروب الحراري التي تعاني منها البطاريات التقليدية.

إن مراجعة التطورات الحديثة في تكنولوجيا البطاريات ذات الحالة الصلبة تسلط الضوء على التحسينات في السلامة وكثافة الطاقة ودورة الحياة.

تمثل بطاريات الحالة الصلبة بالكامل تقنية جديدة واعدة لديها القدرة على إحداث ثورة في كيفية تخزين الطاقة واستخدامها. على عكس بطاريات الليثيوم أيون التقليدية التي تستخدم الإلكتروليتات السائلة لنقل الأيونات بين الأقطاب الكهربائية، تستخدم بطاريات SSBs الإلكتروليتات الصلبة، مما يوفر العديد من المزايا على نظيراتها السائلة.

توفر SSBs كثافة طاقة أعلى وعمرًا أطول، وهي أكثر أمانًا من البطاريات التقليدية، وأكثر صداقة للبيئة. بالإضافة إلى ذلك، وفي ظل ظروف معينة، تتمتع أجهزة SSBs بالقدرة على الشحن بشكل أسرع من البطاريات التقليدية ويمكن استخدامها في مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من الطائرات الاستهلاكية بدون طيار إلى السيارات الكهربائية.

تواجه بطاريات الحالة الصلبة العديد من التحديات، في المقام الأول التكلفة العالية، وعدم الاستقرار الميكانيكي والواجهة، وتكوين التغصنات. لقد تم إحراز تقدم كبير في تطوير SSB في السنوات الأخيرة، حيث يعمل الباحثون في جميع أنحاء العالم للتغلب على التحديات المتبقية وجلب هذه التكنولوجيا إلى السوق.

وهكذا، شهد مجال بطاريات الحالة الصلبة تقدمًا هائلاً، مما جعلنا أقرب إلى تحقيق حلول تخزين الطاقة عالية الأداء ومجدية تجاريًا. وبينما نستكشف العالم المعقد لمواد البطاريات ذات الحالة الصلبة، يصبح من الواضح أن الاختيار الدقيق والتحسين أمران حاسمان لتحقيق الإمكانات الكاملة لهذه التكنولوجيا.

مزايا وعيوب بطاريات الحالة الصلبة

تعد واجهة الكاثود/الإلكتروليت الصلب أمرًا بالغ الأهمية للعمليات الكهروكيميائية في بطاريات الحالة الصلبة، مما يؤثر بشكل كبير على حركية نقل الأيونات. توفر الإلكتروليتات الصلبة ثباتًا حراريًا فائقًا ومتانة أكبر مقارنة بالإلكتروليتات السائلة. يُظهر أداء المواد اختلافات ملحوظة بسبب العديد من المتغيرات البيئية، بما في ذلك درجة الحرارة المحيطة والضغط والرطوبة. وبعيدًا عن المواد، يجب أيضًا معالجة تدهور البطارية كعامل رئيسي يؤثر على الأداء على المدى الطويل.

شحن البطارية

بالمقارنة مع الشوارد السائلة، تتميز بطاريات الحالة الصلبة بموصلية أيونية فائقة، مما يتيح سرعات شحن أسرع. على عكس بطاريات الليثيوم أيون التقليدية التي تستخدم الإلكتروليتات السائلة، تستخدم بطاريات الحالة الصلبة مواد إلكتروليتية صلبة لتسهيل حركة الأيونات بين الأقطاب الكهربائية.

علاوة على ذلك، قد تكون تجربة الشحن السريع باستخدام بطاريات الحالة الصلبة أكثر أمانًا وموثوقية.

التأثير في العالم الحقيقي: زيادة عمليات تسليم الطائرات بدون طيار

ولا تقتصر هذه التطورات على التجارب المعملية، بل إنها تعمل بالفعل على إحداث تحول في تطبيقات الطائرات بدون طيار.

الزراعة: يمكن للطائرات بدون طيار ذات عمر البطارية الطويل أن تغطي أكثر من 200 فدان في كل رحلة، أو رش المحاصيل بشكل مستمر أو مراقبة صحة التربة.

الاستجابة لحالات الطوارئ: يمكن لطائرات البحث والإنقاذ بدون طيار المجهزة ببطاريات الليثيوم وملحقات الألواح الشمسية (للحصول على طاقة إضافية) أن تظل محلقة في الجو لأكثر من ساعتين، وتقوم بمسح مناطق أكبر بحثًا عن الأشخاص المفقودين أو النقاط الساخنة لحرائق الغابات.

الخدمات اللوجستية: تقوم طائرات التوصيل بدون طيار، مثل طائرات أمازون، باختبار بطاريات الحالة الصلبة، بهدف القيام برحلات جوية لمسافة 50 كيلومترًا لتوصيل الطرود إلى المناطق الريفية التي تفتقر إلى الوصول إلى الطرق.

بطاريات الحالة الصلبةتعد هذه الطائرات بإحداث تحول جذري في مشهد الطائرات بدون طيار، مع إمكانية زيادة القدرة على التحمل وقدرات المهام بشكل كبير للمنصات التجارية والمدنية، مما يعزز الكفاءة عبر مختلف المهام.