De ce contează densitatea energeticăs pe piața de drone/UAV
Creșterea exponențială a industriei dronelor depinde în mod semnificativ de progresele în tehnologia bateriilor. Densitatea de energie ultra-devine un factor critic în furnizarea de zboruri mai lungi și în aplicații mai versatile.
O densitate de energie mai mare înseamnă că dronele pot zbura mai mult și pot purta mai multă greutate. Această capacitate este crucială pentru extinderea utilizării dronei dincolo de fotografie, pentru a include transportul, supravegherea și monitorizarea mediului.
Beneficii pentru drona comercialăs & Impactul asupra mediului
Dronele comerciale, în special cele utilizate în livrarea pachetelor și inspecțiile industriale, beneficiază enorm de pe urma bateriilor cu densitate mare de energie. Acestea pot parcurge distanțe mai lungi cu o singură încărcare, făcându-le mai eficiente și mai rentabile-.
Bateriile cu densitate mare de energie sunt, de asemenea, mai ecologice. Acestea durează mai mult și reduc frecvența înlocuirii bateriilor, scăzând amprenta de mediu a operațiunilor cu drone.
Ce este densitatea energetică a bateriei?
Densitatea de energie este cantitatea de energie stocată în unitatea de spațiu sau unitatea de masă a materiei. Densitatea de energie a unei baterii este cât de mult energia electrică eliberată de unitatea medie de volum sau masa a bateriei, care este în general împărțită în două dimensiuni: densitatea de energie în greutate și densitatea de energie în volum.
Densitatea de energie a bateriei poate fi calculată simplu cu această formulă: Tensiune nominală (V) * Capacitate nominală (Ah) / Greutate baterie (kg)=energie specifică sau densitate de energie (Wh/kg).
Densitatea de energie a diferitelor tipuri de baterii reîncărcabile este următoarea:
Densitatea energetică a bateriei cu plumb acid variază între 50-70 Wh/kg;
Densitatea energetică a bateriei cu nichel-cadmiu variază între 50-80 Wh/kg;
Densitatea energetică a bateriei cu nichel-hidrură metalică variază între 60-140 Wh/kg;
Densitatea energetică a bateriei cu litiu-ion variază între 150-300 Wh/kg;
Bateriile cu plumb-acid au o densitate redusă de energie. Dacă sunt folosite pentru a conduce o mașină de familie pentru mai mult de 200 km, este nevoie de aproape 1 tonă de baterii, care este prea grea pentru a fi folosită ca sursă de energie pentru vehiculele electrice. Un alt motiv este că Pb este toxic, nu este prietenos cu mediul, iar performanța ciclului bateriilor cu plumb-acid este slabă. În timp ce, densitatea de energie a bateriilor cu litiu-ion este de aproximativ 150~300Wh/kg, ceea ce este mult mai mare decât cea a bateriilor cu-plumb{10}}acid, la fel cu performanța ciclului, astfel încât bateriile cu-litiu sunt cea mai bună alegere pentru dezvoltarea vehiculelor electrice cu energie nouă.
În prezent, pe piață există două căi tehnice principale pentru bateriile cu litiu cu densitate mare-energie-: baterii economice LiFePO4 și baterii cu litiu nichel mangan cobalt (NMC) de gamă medie--înaltă-.
În 2015, bateriile LiFePO4 au fost curentul principal al pieței. La acea vreme, densitatea de energie a majorității sistemelor de baterii LiFePO4 de pe piață era de aproximativ 70-90Wh/kg, în timp ce densitatea de energie a bateriilor NMC era mult mai mare, ajungând la 130Wh/kg. Pentru a deschide rapid piața autovehiculelor care este sensibilă la autonomie, guvernul chinez a propus pentru prima dată să ia densitatea energiei bateriei ca indicator de referință în noua politică de subvenții pentru vehicule energetice în 2016. Cu cât densitatea energetică este mai mare, cu atât mai multe subvenții. Structura de piață a bateriilor LiFePO4 și a bateriilor NMC a început să se schimbe, iar marile companii auto au început să înlocuiască bateriile NMC pe scară largă. Din iunie 2019, odată cu retragerea subvențiilor și costul ridicat de producție al bateriilor cu litiu NMC, bateriile LiFePO4 au revenit să fie principala soluție energetică de pe piață. Pentru a se adapta la dezvoltarea pieței, toți marii producători de baterii au început o strategie pe două linii a LiFePO4 + NMC. Acum bateria LiFePO4 a atins o densitate de energie de 210Wh/kg.
Ce limităedceldensitatea energiei bateriilor cu polimer litiu?
Există patru părți cheie ale unei baterii cu litiu: anodul, catodul, electrodul și diafragma, care afectează toate densitatea de energie a bateriei. Iar electrozii sunt locurile în care au loc reacțiile chimice. Cheia pentru îmbunătățirea densității energetice a bateriilor este dezvoltarea de noi materiale pentru electrozi și îmbunătățirea proceselor de producție.
Din cele de mai sus putem ști că densitatea de energie a bateriilor cu litiu compuse din LiFeO4 și materialul ternar Ni Co Mn sunt foarte diferite. Raporturile diferite de Ni, Co și Mn în materialele ternare vor cauza, de asemenea, diferențe în performanța bateriei. Cu cât proporția de Ni este mai mare, cu atât capacitatea specifică a bateriei este mai mare. Bateriile cu sistem cu catod pozitiv Ni înalt promovate în prezent au o densitate de energie în masă cuprinsă între 240-300Wh/kg (densitate de energie în volum 560Wh/L-650Wh/L).
Materialul anodic principal de pe piața bateriilor cu litiu este în principal grafitul (material pe bază de carbon-), dar stocarea actuală de energie a materialelor pe bază de carbon- este aproape de limita superioară teoretică. Capacitatea specifică a materialelor anodici pe bază de siliciu poate ajunge la 4200mAh/g, ceea ce este mult mai mare decât capacitatea specifică teoretică a anodilor de grafit de 372mAh/g. Odată cu introducerea anodului de carbon siliciu, densitatea de energie în masă a celulei bateriei va fi îmbunătățită la 300-400Wh/kg (densitatea de energie în volum 630Wh/L-750Wh/L), devenind astfel un înlocuitor puternic pentru anodul de grafit.
Concluzie
Viitorul pare promițător cu potențiala integrare a tehnologiilor, care ar putea crește și mai mult densitatea energetică a bateriilor de drone. Densitatea de energie ultra-înaltă a bateriilor de drone nu este doar o îmbunătățire tehnică, ci și o schimbare de transformare care va alimenta următoarea generație de drone. Pe măsură ce această tehnologie avansează, va debloca noi posibilități și va redefini ceea ce dronele sunt capabile să realizeze. Să fim pregătiți pentru o nouă generație care va veni în viitorul apropiat în curând!
