Quanto durano le batterie allo stato solido?

Quanto durano le batterie allo stato solido? 

Una risposta realistica per gli operatori UAV

Il conteggio dei cicli è il numero con cui la maggior parte dei produttori di batterie è leader. 700 cicli. 800 cicli. A volte di più. Per gli operatori UAV che cercano di pianificare budget di sostituzione e programmi di gestione della flotta, quel numero è utile ma incompleto. Ciò che conta davvero è come questi cicli si traducono in tempo di calendario e se la batteria sopravviverà così a lungo anche se non la usi così intensamente.

Ecco un quadro più completo dibatteria allo stato solidodurata della vita per le operazioni UAV commerciali.

Ciclo di vita e vita di calendario: due orologi diversi

Ogni batteria funziona con 2 orologi contemporaneamente. Il primo è il conteggio dei cicli: quante volte è stato completamente caricato e scaricato. Il secondo è l’età del calendario: da quanto tempo esiste, indipendentemente da quanto è stato utilizzato.

Entrambi contano. Una batteria UAV a stato solido nominale per 800 cicli subisce ancora l'invecchiamento del calendario anche quando è in deposito. I materiali degli elettrodi reagiscono lentamente con l'elettrolita. Il litio migra in piccole quantità anche senza flusso di corrente. La batteria conservata per 3 anni e poi messa in servizio non funzionerà in modo identico a quella conservata per 3 mesi.

Le batterie allo stato solido hanno un vantaggio su entrambi gli orologi rispetto ai tradizionali pacchi LiPo, ma il vantaggio è più pronunciato sul cicloorologio che sull'orologio calendario.

Ciclo di vita in condizioni operative reali dell'UAV

I valori da 600 a 900 cicli citati per le batterie UAV commerciali a stato solido rappresentano una ritenzione della capacità superiore all'80% in condizioni di test standardizzate. Nelle operazioni sul campo reali, l'autonomia varia in base all'intensità di utilizzo della batteria.

Una stima conservativa per le batterie UAV a stato solido nelle tipiche operazioni commerciali – tassi di scarica moderati, gestione ragionevole della temperatura, stoccaggio a carica parziale tra una missione e l’altra – pone la durata pratica del ciclo tra 700 e 850 cicli prima che la ritenzione della capacità scenda al di sotto delle soglie operativamente utili per la maggior parte dei profili di missione.

Ciò che questo significa in anni solari dipende interamente dalla frequenza del ciclo operativo:

Un aereo che vola 2 missioni al giorno, 5 giorni alla settimana, 50 settimane all'anno completa circa 500 cicli all'anno. Con 750 cicli utilizzabili, la confezione dura circa 18 mesi prima della sostituzione.

Un aereo che vola 1 missione al giorno con lo stesso programma completa 250 cicli all’anno, raggiungendo lo stesso traguardo di 750 cicli in circa 3 anni.

Una batteria con funzionamento stagionale – 200 cicli durante una stagione attiva di 6 mesi – potrebbe raggiungere il limite di cicli tra i 3 e i 4 anni, ma l’invecchiamento del calendario inizierà a influenzare le prestazioni prima di allora.

Durata della conservazione e invecchiamento del calendario

Le batterie allo stato solido conservate si degradano più lentamente rispetto ai pacchi LiPo in condizioni equivalenti. La ridotta reattività dell'elettrolita che conferisce alle batterie allo stato solido una migliore durata del ciclo rallenta anche il processo di invecchiamento del calendario, ma non lo ferma.

Un’aspettativa ragionevole per le batterie UAV a stato solido in condizioni di conservazione adeguate – carica parziale (dal 40 al 60%), temperatura stabile tra 60 e 75°F, ambiente asciutto – è da 3 a 5 anni di durata di conservazione prima che il degrado della capacità diventi operativamente significativo. Ciò è paragonabile favorevolmente ai pacchi LiPo, dove è più tipico 2 o 3 anni di conservazione in condizioni attente.

Per le operazioni stagionali o l'inventario delle batterie di backup, la stabilità di archiviazione estesa rappresenta un vantaggio operativo significativo che va oltre ciò che i numeri del ciclo di vita catturano.

Cosa accorcia la durata della vita più velocemente del previsto

Entrambi gli orologi funzionano più velocemente in condizioni specifiche controllate dagli operatori UAV:

Il funzionamento o la conservazione ad alta temperatura accelera l'invecchiamento del calendario indipendentemente dal conteggio dei cicli. Una scarica profonda costante al di sotto del 20% di carica rimanente accelera l'invecchiamento del ciclo più velocemente rispetto ai profili di scarica moderata. La ricarica rapida e frequente alla velocità di carica nominale massima senza gestione della temperatura fa avanzare entrambi gli orologi contemporaneamente.

Le batterie allo stato solido tollerano queste condizioni meglio delle equivalenti LiPo, ma tollerare non significa essere immuni. Il vantaggio in termini di prestazioni si riduce quando le condizioni operative sono costantemente scadenti.

Pianificazione della sostituzione delle batterie per flotte UAV

Per gli operatori commerciali che pianificano budget annuali per le batterie: la frequenza del ciclo determina gli intervalli di sostituzione in modo più accurato rispetto al tempo di calendario per le flotte ad alto utilizzo. Per le flotte a basso utilizzo e le operazioni stagionali, l’invecchiamento del calendario diventa un vincolo parallelo di cui vale la pena tenere conto insieme al conteggio dei cicli.

ZYEBATTERYfornisce dati sulla conservazione del ciclo di vita e indicazioni sulla durata di conservazione per le batterie UAV allo stato solido agli ioni di litio e ai polimeri di litio ad alte prestazioni, poiché la pianificazione della sostituzione funziona meglio quando entrambi gli orologi sono visibili, non solo il conteggio dei cicli sulla scheda tecnica.