Hoe lang gaan solid state-batterijen mee?

Hoe lang gaan solid-state-batterijen mee? 

Een realistisch antwoord voor UAV-operators

Het aantal cycli is het getal waarmee de meeste accufabrikanten vooroplopen. 700 cycli. 800 cycli. Soms meer. Voor UAV-operators die vervangingsbudgetten en vlootbeheerschema's proberen te plannen, is dat aantal nuttig maar onvolledig. Wat er eigenlijk toe doet, is hoe die cycli zich vertalen in kalendertijd - en of de batterij zo lang meegaat, zelfs als je hem niet zo hard gebruikt.

Hier is een completer beeld vansolid-state batterijlevensduur voor commerciële UAV-operaties.

Cyclusleven versus kalenderleven: twee verschillende klokken

Elke batterij werkt op 2 klokken tegelijk. De eerste is het aantal cycli: hoe vaak is hij volledig opgeladen en ontladen. De tweede is de kalenderleeftijd: hoe lang het al bestaat, ongeacht hoeveel het is gebruikt.

Beide zijn belangrijk. Een solid-state UAV-batterij met een levensduur van 800 cycli ondervindt nog steeds kalenderveroudering, zelfs als deze in opslag staat. Elektrodematerialen reageren langzaam met de elektrolyt. Lithium migreert in kleine hoeveelheden, zelfs zonder dat er stroom vloeit. De batterij die 3 jaar wordt opgeslagen en vervolgens in gebruik wordt genomen, zal niet hetzelfde presteren als een batterij die 3 maanden wordt bewaard.

Solid State-batterijen hebben op beide klokken een voordeel in vergelijking met conventionele LiPo-packs, maar het voordeel is groter op de cyclusklok dan op de kalenderklok.

Levensduur onder reële UAV-bedrijfsomstandigheden

De cijfers van 600 tot 900 cycli die worden aangehaald voor commerciële UAV-batterijen in vaste toestand vertegenwoordigen een capaciteitsbehoud van meer dan 80% onder gestandaardiseerde testomstandigheden. Bij echte veldwerkzaamheden varieert het bereik, afhankelijk van hoe hard de batterij wordt gebruikt.

Een conservatieve schatting voor solid-state UAV-batterijen bij typische commerciële activiteiten – gematigde ontladingssnelheden, redelijk temperatuurbeheer, opslag met gedeeltelijke lading tussen missies – schat de praktische levensduur van de batterij op 700 tot 850 cycli voordat het capaciteitsbehoud onder operationeel bruikbare drempels daalt voor de meeste missieprofielen.

Wat dit in kalenderjaren betekent, hangt volledig af van de cyclusfrequentie van uw operatie:

Een vliegtuig dat dagelijks, 5 dagen per week, 50 weken per jaar twee missies uitvoert, voltooit jaarlijks ongeveer 500 cycli. Bij 750 bruikbare cycli gaat dat pakket ongeveer 18 maanden mee voordat het wordt vervangen.

Een vliegtuig dat dagelijks één missie uitvoert volgens hetzelfde schema, voltooit jaarlijks 250 cycli en bereikt na ongeveer drie jaar hetzelfde punt van 750 cycli.

Een batterij die seizoensgebonden wordt gebruikt (200 cycli gedurende een actief seizoen van zes maanden) bereikt mogelijk zijn cycluslimiet na drie tot vier jaar, maar kalenderveroudering zal al vóór die tijd de prestaties gaan beïnvloeden.

Houdbaarheid en kalenderveroudering

Vastestofbatterijen die tijdens opslag worden bewaard, gaan langzamer achteruit dan LiPo-batterijen onder gelijkwaardige omstandigheden. De verminderde elektrolytreactiviteit die solid-state batterijen een langere levensduur geeft, vertraagt ​​ook het kalenderverouderingsproces, maar stopt dit niet.

Een redelijke verwachting voor solid-state UAV-batterijen onder de juiste opslagomstandigheden – gedeeltelijke lading (40 tot 60%), stabiele temperatuur tussen 60 en 75°F, droge omgeving – is een opslagduur van 3 tot 5 jaar voordat de capaciteitsverslechtering operationeel significant wordt. Dit steekt gunstig af bij LiPo-packs, waar een houdbaarheid van 2 tot 3 jaar onder zorgvuldige omstandigheden gebruikelijker is.

Voor seizoensactiviteiten of de inventaris van back-upbatterijen is die uitgebreide opslagstabiliteit een betekenisvol operationeel voordeel dat verder gaat dan wat de levenscycluscijfers vastleggen.

Wat de levensduur sneller verkort dan verwacht

Beide klokken lopen sneller onder specifieke omstandigheden die UAV-operators controleren:

Gebruik of opslag bij hoge temperaturen versnelt de veroudering, ongeacht het aantal cycli. Consistente diepe ontlading van minder dan 20% resterende lading versnelt de cyclusveroudering sneller dan gematigde ontladingsprofielen. Regelmatig snel opladen bij maximale nominale laadsnelheden zonder temperatuurbeheer duwt beide klokken tegelijkertijd vooruit.

Solid State-batterijen verdragen deze omstandigheden beter dan LiPo-equivalenten, maar tolereren is niet hetzelfde als immuun. Het prestatievoordeel wordt kleiner als de bedrijfsomstandigheden voortdurend slecht zijn.

Planning van batterijvervanging voor UAV-vloten

Voor commerciële exploitanten die jaarlijkse batterijbudgetten opstellen: de cyclusfrequentie bepaalt de vervangingsintervallen nauwkeuriger dan de kalendertijd voor wagenparken met een hoge bezettingsgraad. Voor wagenparken met een lage bezettingsgraad en seizoensoperaties wordt kalenderveroudering een parallelle beperking waarmee rekening moet worden gehouden naast het aantal cycli.

ZYEBATTERIJbiedt gegevens over de levensduur van de batterij en richtlijnen voor de houdbaarheid van solid-state lithium-ion- en krachtige lithium-polymeer-UAV-batterijen – omdat vervangingsplanning het beste werkt als beide klokken zichtbaar zijn, en niet alleen het aantal cycli op het specificatieblad.