Qual è la struttura interna di una batteria di droni?

La tecnologia dei droni ha rivoluzionato le industrie che vanno dalla fotografia aerea alle applicazioni industriali. Al centro di queste meraviglie volanti si trova una componente critica: ilbatteria al litio drone. Le capacità di volo e operative stabili dei droni si basano interamente sull'ingegneria di precisione di queste batterie al litio.

In questo articolo, approfondiremo le cellule, la chimica e la struttura dibatterie a droni, rivelando la complessità che alimenta diversi veicoli aerei senza pilota.

Quante celle ci sono in una batteria di droni standard?

Il numero di celle in una batteria di droni può variare in base alle dimensioni del drone, ai requisiti di alimentazione e all'uso previsto. Tuttavia, la maggior parte delle batterie drone standard contengono in genere più celle collegate in configurazioni in serie o parallele.

All'interno di ogni cella, un elettrodo positivo (come materiale di litio ternario), elettrodo negativo (grafite), elettrolita (conduttore ionico) e separatore (prevenzione di cortocircuiti tra elettrodi) lavorano insieme per raggiungere la funzione di base di "memorizzazione di energia durante la carica e la consegna della potenza durante la scarica".

La maggior parte dei droni commerciali e professionali utilizza batterie a più cellule per aumentare la durata di energia e di volo. Le configurazioni più comuni includono: 2s, 3s, 4s e 6s.

Batterie lipo (polimero di litio)sono il tipo più diffuso nei droni, con ogni cella classificata a 3,7 V. Il collegamento delle celle in serie aumenta la tensione, offrendo una maggiore potenza ai motori e ai sistemi del drone.

In una configurazione della serie, le celle sono collegate end-to-end, collegando il terminale positivo di una cella al terminale negativo del successivo. Questa disposizione aumenta la tensione complessiva del pacco batteria mantenendo la stessa capacità.

In una configurazione parallela, le batterie sono collegate a tutti i terminali positivi collegati insieme e tutti i terminali negativi collegati tra loro. Questa disposizione aumenta la capacità totale (MAH) del pacco batteria mantenendo la stessa tensione.

Indipendentemente dalla configurazione, le moderne batterie per droni integrano sofisticati sistemi di gestione delle batterie (BMS). Questi circuiti elettronici monitorano e regolano le tensioni delle singole cellule, garantendo la ricarica e lo scarico bilanciati su tutte le celle all'interno del pacchetto.

Struttura interna delle batterie del polimero di litio: anodo, catodo ed elettrolita

Per comprendere veramente le batterie dei droni, dobbiamo esaminare i loro componenti interni. Le batterie al polimero di litio, la fonte di alimentazione dietro la maggior parte dei droni, sono costituite da tre elementi primari: anodo, catodo ed elettrolita.

Anodo: l'elettrodo negativo

L'anodo in una batteria al polimero di litio è in genere realizzato in grafite, una forma di carbonio. Durante la scarica, gli ioni di litio si spostano dall'anodo al catodo, rilasciando elettroni che fluiscono attraverso il circuito esterno per alimentare il drone.

Catodo: l'elettrodo positivo

Il catodo è generalmente composto da un ossido di metallo al litio, come ossido di cobalto di litio (LICOO₂) o fosfato di ferro al litio (LifePo₄). La scelta del materiale del catodo influenza le caratteristiche delle prestazioni della batteria, tra cui la densità di energia e la sicurezza.

Elettrolita: The Ion Highway

L'elettrolita in una batteria al polimero di litio è un sale di litio sciolto in un solvente organico. Questo componente consente agli ioni di litio di migrare tra l'anodo e il catodo durante i cicli di carica e scarica. Una caratteristica unica delle batterie polimeriche al litio è che questo elettrolita è immobilizzato all'interno di un composito polimerico, rendendo la batteria più flessibile e meno soggetta a danni.

Supporto protettivo: alloggi e connettori

Oltre al modulo centrale, l'alloggiamento e i connettori della batteria drone, sebbene non direttamente coinvolti nella erogazione di energia, servono come "scheletro" che garantiscono l'integrità strutturale:

Alloggi: in genere costruito con in lega di plastica o in alluminio ABS-retardante di fiamma, offrendo resistenza all'impatto, ritardo della fiamma e isolamento termico. Incorpora fori di ventilazione per evitare il surriscaldamento durante il funzionamento cellulare.

Connettori e interfacce: fili di rame a più fili interni (altamente conduttivi e resistenti alla piega) collegano le celle al BMS. Le interfacce esterne utilizzano comunemente connettori XT60 o XT90 con protezione del plug inverso per evitare danni accidentali da connessioni errate.

Manutenzione di base: proteggere i componenti interni per estendere la durata della durata della batteria

Evitare il sovraccarico o il sopracciglia eccessivo (memorizzare tra il 20% -80% di capacità) per prevenire il sovraccarico di BMS e il degrado delle cellule;

Evitare l'ingresso di acqua durante la pulizia dei connettori per evitare cortocircuiti nel cablaggio;

Sostituire prontamente gli involucri danneggiati per proteggere le cellule interne e il BMS dall'impatto fisico.

L'architettura interna delle batterie dei droni rappresenta una precisa sinergia di "energia, controllo e protezione". Con i progressi nelle batterie a stato solido e nella tecnologia BMS intelligente, i futuri progetti di batterie diventeranno più compatti ed efficienti, fornendo supporto di base per gli aggiornamenti delle prestazioni dei droni.