Wat zijn de voordelen van solid-state lithium-ionbatterijen?

Drone-energietechnologie blijft doorbraken maken. Deze nieuwe technologie, gepositioneerd tussen vloeibare lithiumbatterijen envolledig solid-state batterijen, ontwricht het traditionele landschap van lithiumbatterijen met zijn multidimensionale voordelen, waardoor een nieuwe impuls wordt gegeven aan de economie op lage hoogte.

I. Verdubbelde energiedichtheid: dubbele doorbraken in uithoudingsvermogen en laadvermogen

Lithium-polymeerbatterijen die vaak worden gebruikt in drones voor consumenten hebben doorgaans een energiedichtheid van minder dan 250 Wh/kg, terwijl vloeibare lithiumbatterijen in drones voor de bescherming van landbouwgewassen zelden de 300 Wh/kg overschrijden. Dit heeft geleid tot een industrienorm van “30 minuten vliegtijd en een laadvermogen van 5 kg.”

Semi-solid state batterijen realiseren een kwalitatieve sprong voorwaarts door materiaalinnovatie. Door silicium-koolstofanodes te combineren met kathoden met een hoog nikkelgehalte, bereiken ze 350 Wh/kg, wat bijna een verdubbeling is van de traditionele energiedichtheid. Deze verbetering vertaalt zich rechtstreeks in de operationele capaciteit.

Nog belangrijker is dat het de ‘energie-gewichtsverhouding’ optimaliseert. Terwijl de energiedichtheid met 35% wordt verhoogd, verminderen halfvaste batterijen het gewicht met 20%. Hierdoor kunnen drones met een laadvermogen van 5 kg een vliegtijd van 30 tot 40 minuten bereiken, wat een fundamentele oplossing biedt voor het dilemma in de sector waarbij “het meenemen van extra batterijen minder praktisch is dan het vervoeren van minder laadvermogen.”

II. Veiligheidsrevolutie

De gel-elektrolyttechnologie in halfvaste batterijen elimineert fundamenteel de veiligheidsrisico's die gepaard gaan met vloeibare elektrolyten. Deze batterijen vertonen geen lekkage en geen ontsteking tijdens lek- en compressietests. Onder extreme omstandigheden overtreft hun thermische stabiliteit traditionele lithiumbatterijen met 300%, waardoor een stabiele ontlading behouden blijft, zelfs bij 80°C of bij lekrijden.

III. Aanpassingsvermogen aan de omgeving: Stabiele output bij -40°C

Door geoptimaliseerde elektrolytformuleringen overwinnen halfvaste batterijen temperatuurbeperkingen. ZYEBATTERY-producten werken stabiel tussen -40°C en 60°C en behouden een capaciteitsbehoud van 85% bij extreme kou. Daarentegen gaan conventionele lithiumbatterijen onder identieke omstandigheden slechts 15 minuten mee en voldoen ze niet aan de vraag naar reddingsoperaties op grote hoogte of poolexpedities.

IV. Voordelen van de levensduur van de cyclus

Door de groei van lithiumdendriet te onderdrukken, verlengen halfvaste batterijen de levensduur tot meer dan 1.000 cycli. Sommige modellen behouden na 1200 cycli nog meer dan 80% capaciteit. Voor agrarische drones die drie keer per dag opladen/ontladen, hebben traditionele batterijen twee keer per jaar vervanging nodig, terwijl semi-vaste batterijen twaalf maanden onafgebroken werken, waardoor de jaarlijkse kosten met 60% worden verlaagd.

Versnelde commercialisering

Drones van consumentenkwaliteit, landbouwkwaliteit, noodgevallen en industriële drones kunnen allemaal geleidelijk semi-vastestofbatterijen gebruiken. De spanning en capaciteit van accupakketten uit meerdere series kunnen worden aangepast aan specifieke eisen.

Een configuratie uit de 6-serie is bijvoorbeeld geschikt voor middelgrote drones voor luchtfotografie (duurzaamheid van 20-30 minuten), terwijl een opstelling uit de 14-serie ideaal is voor grote drones voor landbouwspuiten (duurzaamheid van 40-60 minuten). Dergelijke batterijen vereisen echter een professioneel batterijbeheersysteem (BMS) om de spanningsbalans over de series te garanderen en veiligheidsincidenten veroorzaakt door spanningsinconsistenties te voorkomen.

Semi-solid-state batterijen zijn geen overgangstechnologie, maar eerder de optimale oplossing om de ‘bereikangst’ van drones vandaag de dag aan te pakken. Industrieanalisten wijzen erop dat naarmate de massaproductiekosten tegen 2025 dalen, deze batterijen snel de consumentenmarkt zullen penetreren, waardoor drones voor luchtfotografie meer dan een uur vliegtijd kunnen halen en vrachtdrones goederen over een afstand van meer dan 100 kilometer kunnen afleveren. Dit zal het potentieel van de economie op lage hoogte werkelijk ontsluiten.