Mengapa Ketumpatan Tenaga Pentings dalam pasaran Drone/UAV
Pertumbuhan eksponen industri dron bergantung dengan ketara pada kemajuan dalam teknologi bateri. Ketumpatan tenaga ultra-tinggi menjadi faktor kritikal dalam menjanakan penerbangan yang lebih panjang dan aplikasi yang lebih serba boleh.
Ketumpatan tenaga yang lebih tinggi bermakna dron boleh terbang lebih lama dan membawa lebih berat. Keupayaan ini adalah penting untuk mengembangkan penggunaan dron melangkaui fotografi untuk memasukkan pengangkutan, pengawasan dan pemantauan alam sekitar.
Faedah untuk Drone Komersials & Kesan Alam Sekitar
Drone komersial, terutamanya yang digunakan dalam penghantaran pakej dan pemeriksaan industri, mendapat manfaat yang besar daripada bateri berketumpatan tenaga tinggi. Mereka boleh menempuh jarak yang lebih jauh dengan sekali caj, menjadikannya lebih berkesan dan kos-efisyen.
Bateri ketumpatan tenaga tinggi juga lebih mesra alam. Mereka bertahan lebih lama dan mengurangkan kekerapan penggantian bateri, mengurangkan jejak alam sekitar operasi dron.
Apakah Ketumpatan Tenaga bateri?
Ketumpatan tenaga ialah berapa banyak tenaga yang disimpan dalam unit ruang atau unit jisim jirim. Ketumpatan tenaga bateri ialah berapa banyak tenaga elektrik yang dikeluarkan oleh purata unit isipadu atau jisim bateri, yang secara amnya dibahagikan kepada dua dimensi: ketumpatan tenaga berat dan ketumpatan tenaga isipadu.
Ketumpatan tenaga berat bateri boleh dikira secara ringkas dengan formula ini: Voltan nominal (V) * Kapasiti berkadar (Ah) / Berat bateri (kg)=tenaga khusus atau ketumpatan tenaga (Wh/kg).
Ketumpatan tenaga pelbagai jenis bateri boleh dicas semula adalah seperti berikut:
Ketumpatan tenaga bateri asid plumbum berjulat antara 50-70 Wj/kg;
Ketumpatan tenaga bagi -bateri kadmium Nikel berjulat antara 50-80 Wj/kg;
Ketumpatan tenaga bagi -bateri logam hidrida Nikel antara 60-140 Wj/kg;
Ketumpatan tenaga bateri Lithium-ion berjulat antara 150-300 Wj/kg;
Bateri asid plumbum-mempunyai ketumpatan tenaga yang rendah. Jika mereka digunakan untuk memandu kereta keluarga sejauh lebih daripada 200km, ia memerlukan hampir 1 tan bateri, yang terlalu berat untuk digunakan sebagai sumber kuasa untuk kenderaan elektrik. Sebab lain ialah Pb adalah toksik, tidak mesra alam dan prestasi kitaran-bateri asid plumbum adalah lemah. Manakala, ketumpatan tenaga bateri lithium-ion ialah kira-kira 150~300Wh/kg, yang jauh lebih tinggi daripada bateri asid plumbum-, begitu juga dengan prestasi kitaran, jadi bateri litium-ion ialah pilihan terbaik untuk pembangunan kenderaan elektrik tenaga baharu.
Pada masa ini, terdapat dua laluan teknikal utama untuk-tenaga-bateri litium berketumpatan tinggi di pasaran: Bateri LiFePO4 yang menjimatkan & bateri Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide(NMC) Pertengahan{3}}ke{4}}tinggi-tinggi.
Pada tahun 2015, bateri LiFePO4 adalah arus perdana pasaran. Pada masa itu, ketumpatan tenaga kebanyakan sistem bateri LiFePO4 di pasaran ialah sekitar 70-90Wj/kg, manakala ketumpatan tenaga bateri NMC jauh lebih tinggi, mencecah 130Wj/kg. Bagi membuka pasaran kereta penumpang yang sensitif kepada jarak pemanduan dengan cepat, kerajaan China mula-mula mencadangkan untuk mengambil ketumpatan tenaga bateri sebagai penunjuk rujukan dalam dasar subsidi kenderaan tenaga baharu pada 2016. Semakin tinggi ketumpatan tenaga, semakin banyak subsidi. Struktur pasaran bateri LiFePO4 dan bateri NMC mula berubah, dan syarikat kereta utama mula menggantikan bateri NMC secara besar-besaran. Sejak Jun 2019, dengan penarikan subsidi dan kos pengeluaran tinggi bateri litium NMC, bateri LiFePO4 telah kembali menjadi penyelesaian tenaga utama dalam pasaran. Untuk menyesuaikan diri dengan pembangunan pasaran, semua pengeluar bateri besar telah memulakan strategi dua baris LiFePO4 + NMC. Kini bateri LiFePO4 telah mencapai ketumpatan tenaga 210Wh/kg.
had apaedyangketumpatan tenaga bateri polimer litium?
Terdapat empat bahagian utama bateri litium: anod, katod, elektrod dan diafragma, yang semuanya mempengaruhi ketumpatan tenaga bateri. Dan elektrod adalah tempat di mana tindak balas kimia berlaku. Kunci untuk meningkatkan ketumpatan tenaga bateri adalah untuk membangunkan bahan elektrod baharu dan menambah baik proses pengeluaran.
Daripada perkara di atas kita dapat mengetahui bahawa ketumpatan tenaga bateri litium yang terdiri daripada LiFeO4 dan bahan terner Ni Co Mn adalah sangat berbeza. Nisbah Ni, Co, dan Mn yang berbeza dalam bahan terner juga akan menyebabkan perbezaan dalam prestasi bateri. Semakin tinggi nisbah Ni, semakin tinggi kapasiti khusus bateri. Bateri sistem katod positif Ni tinggi yang sedang dipromosikan mempunyai ketumpatan tenaga jisim antara 240-300Wh/kg (ketumpatan tenaga volum 560Wh/L-650Wh/L).
Bahan anod arus perdana dalam pasaran bateri litium adalah terutamanya grafit (bahan berasaskan-karbon), tetapi simpanan tenaga semasa bahan berasaskan karbon-hampir kepada had atas teori. Kapasiti khusus bahan anod berasaskan silikon-boleh mencapai 4200mAh/g, yang jauh lebih tinggi daripada kapasiti khusus teori anod grafit sebanyak 372mAh/g. Dengan pengenalan anod karbon silikon, ketumpatan tenaga jisim sel bateri akan dinaik taraf kepada 300-400Wh/kg (ketumpatan tenaga volum 630Wh/L-750Wh/L), sekali gus menjadi pengganti kuat untuk anod grafit.
Kesimpulan
Masa depan kelihatan menjanjikan dengan potensi integrasi teknologi, yang boleh meningkatkan lagi ketumpatan tenaga bateri dron. Ketumpatan tenaga ultra-tinggi dalam bateri dron bukan sekadar peningkatan teknikal tetapi juga anjakan transformasi yang akan menjana kuasa dron generasi seterusnya. Apabila teknologi ini semakin maju, ia akan membuka kunci kemungkinan baharu dan mentakrifkan semula jenis dron yang mampu dicapai. Mari kita bersedia untuk generasi baharu yang akan datang tidak lama lagi!
