寒冷地飛行用ドローン全固体電池

厳しい寒さは常に無人航空機の性能と信頼性にとって深刻な課題となっています。低温は従来のバッテリーの化学活性を大幅に低下させる可能性があり、バッテリー寿命の急激な低下、電圧低下、さらには突然の停電につながり、重要な飛行ミッションを危険にさらします。半固体電池は、厳しい寒さを克服するためのまったく新しいソリューションを私たちに提供します。

なぜ低温が従来のドローンバッテリーの「宿敵」なのでしょうか?

従来のリチウムポリマー (LiPo) バッテリーの低温における苦境:

低温はドローンのバッテリーの性能に大きな影響を与え、飛行時間の短縮につながり、ミッションに影響を与える可能性があります。

電解質の固化: 低温では、バッテリー内の液体電解質が粘性を帯びたり、部分的に固化したりして、リチウムイオンの移動速度が大幅に妨げられます。

内部抵抗の急激な増加: イオンの移動の阻害は、バッテリーの内部抵抗の増加に直接つながります。飛行を維持するために、バッテリー電圧が急激に低下し（電圧低下）、ドローンのバッテリー低下保護メカニズムが作動し、航空機が早めに着陸することになります。

深刻な容量低下: 0°C 環境では、従来の LiPo バッテリーの利用可能な容量が 30% ～ 50% 減少する可能性があります。さらに極度の低温では、パフォーマンスの低下はさらに驚くべきものになります。

充電の危険性: 低温でバッテリーを充電すると、リチウム金属が浸出する可能性があり、バッテリーに永久的な損傷を与え、ショートや発火の危険性があります。

全固体電池は、過渡的な技術として、従来の液体電池と全固体電池の利点を巧みに統合します。核心は、電極材料と固体電解質および少量の電解質を混合して、ゲル状物質に似た半固体マトリックスを形成することにあります。

全固体電池研究室からアプリケーションの最前線へと移行しつつあります。では、この待望のテクノロジーは具体的にどのように機能するのでしょうか?ドローンの未来はどう変わるのでしょうか？

全固体電池の動作プロセスは、巨視的にはリチウムポリマー電池の動作プロセスと似ていますが、やはり正極と負極の間でリチウムイオンが移動します。ただし、ミクロレベルでの実装方法は大きな違いをもたらします。

固体電解質: 通常、セラミック、硫化物、ポリマーなどの特殊な固体材料で作られています。これらの材料は非常に高いイオン伝導性を備えており、リチウムイオンを素早く通過させると同時に電子を絶縁し、伝導と絶縁という 2 つの主要な機能を完璧に組み合わせています。

作業工程

バッテリーが充電または放電されると、リチウムイオン (Li⁺) は電界の影響下で固体の「ブリッジ」として機能する固体電解質を通って正極と負極の間を往復します。電子 (e-) が外部回路を流れ、それによって無人航空機に電力を供給するための電流が形成されます。

固体電池設計における重要な課題の 1 つは、使用する固体電解質の種類に関係なく、電解質と電極の間の界面を最適化することです。電極表面に付着しやすい液体電解質とは異なり、固体電解質は良好な接触と効率的なイオン移動を確保するために慎重に設計する必要があります。

ZYEBATTERY は常に最先端のエネルギー技術に焦点を当ててきました。当社は全固体電池などの次世代技術の開発を注視しており、将来的にはより安全で強力なドローン電源ソリューションを市場に提供し、お客様がより高く、より遠く、より安全に飛行できるよう支援することに尽力しています。