Le batterie allo stato solido dei droni per i voli con temperature fredde

Il freddo intenso ha sempre rappresentato una seria sfida per le prestazioni e l’affidabilità dei veicoli aerei senza pilota. Le basse temperature possono ridurre significativamente l’attività chimica delle batterie tradizionali, portando a un forte calo della durata della batteria, a cadute di tensione e persino a improvvise interruzioni di corrente, mettendo a rischio missioni di volo critiche. Batterie allo stato semisolido: ci offrono una soluzione completamente nuova per superare il freddo intenso.

Perché la bassa temperatura è il “nemico acerrimo” delle tradizionali batterie per droni?

La situazione difficile delle tradizionali batterie ai polimeri di litio (LiPo) alle basse temperature:

Le basse temperature possono influire in modo significativo sulle prestazioni delle batterie dei droni, riducendo i tempi di volo e influenzando potenzialmente la tua missione.

Solidificazione dell'elettrolita: a basse temperature, l'elettrolita liquido all'interno della batteria diventa viscoso o si solidifica anche parzialmente, ostacolando notevolmente la velocità di movimento degli ioni di litio.

Un forte aumento della resistenza interna: l'ostruzione del movimento degli ioni porta direttamente ad un aumento della resistenza interna della batteria. Per mantenere il volo, la tensione della batteria diminuirà bruscamente (abbassamento di tensione), attivando il meccanismo di protezione della batteria scarica del drone e costringendo l'aereo ad atterrare prima.

Grave degrado della capacità: in un ambiente a 0°C, la capacità disponibile delle tradizionali batterie LiPo può diminuire dal 30% al 50%. A temperature ancora più basse, la perdita di prestazioni è ancora più sorprendente.

Pericolo di ricarica: la ricarica delle batterie a basse temperature può causare la fuoriuscita di litio metallico, che potrebbe danneggiare permanentemente la batteria e comportare il rischio di cortocircuito e incendio.

Batterie allo stato solido, come tecnologia di transizione, integra ingegnosamente i vantaggi delle tradizionali batterie liquide e delle batterie completamente solide. Il nucleo consiste nel mescolare i materiali degli elettrodi con elettroliti solidi e una piccola quantità di elettrolita per formare una matrice semisolida simile a una sostanza gelatinosa.

Batterie allo stato solidostanno passando dal laboratorio all'avanguardia delle applicazioni. Quindi, come funziona esattamente questa tecnologia tanto attesa? Come cambierà il futuro dei droni?

Il processo di funzionamento delle batterie allo stato solido è macroscopicamente simile a quello delle batterie ai polimeri di litio, coinvolgendo ancora la migrazione degli ioni di litio tra gli elettrodi positivi e negativi. Tuttavia, i metodi di implementazione a livello micro comportano un’enorme differenza.

Elettroliti solidi: solitamente sono costituiti da materiali solidi speciali come ceramica, solfuri o polimeri. Questi materiali hanno una conduttività ionica estremamente elevata, consentendo agli ioni di litio di passare rapidamente e allo stesso tempo isolando gli elettroni, combinando perfettamente le due principali funzioni di conduzione e isolamento.

Processo di lavoro

Quando una batteria viene caricata o scaricata, gli ioni di litio (Li⁺) si muovono avanti e indietro tra gli elettrodi positivo e negativo sotto l'influenza di un campo elettrico attraverso l'elettrolita solido, che funge da solido "ponte". Gli elettroni (e⁻) fluiscono attraverso il circuito esterno, formando così una corrente elettrica per alimentare il veicolo aereo senza pilota.

Una delle sfide principali nella progettazione delle batterie a stato solido, indipendentemente dal tipo di elettrolita solido utilizzato, è ottimizzare l’interfaccia tra l’elettrolita e l’elettrodo. A differenza degli elettroliti liquidi che aderiscono facilmente alle superfici degli elettrodi, gli elettroliti solidi devono essere progettati con attenzione per garantire un buon contatto e un efficiente trasferimento di ioni.

ZYEBATTERY è da sempre focalizzata su tecnologie energetiche all'avanguardia. Seguiamo da vicino lo sviluppo delle tecnologie di prossima generazione come le batterie allo stato solido e ci impegniamo a fornire al mercato soluzioni di alimentazione per droni più sicure e potenti in futuro, aiutando i nostri clienti a volare più in alto, più lontano e in modo più sicuro.