सॉलिड स्टेट बैटरी कैसे काम करती है?

कैसे करता है एसॉलिड स्टेट बैटरीकाम? यूएवी ऑपरेटरों के लिए एक स्पष्ट स्पष्टीकरण

यह समझना कि कैसे एठोस अवस्था बैटरीकार्यों के लिए रसायन विज्ञान की डिग्री की आवश्यकता नहीं होती है। इसके लिए उन बैटरियों से 1 मुख्य अंतर को समझने की आवश्यकता है जिनसे आप पहले से परिचित हैं - और फिर उस अंतर के तर्क का पालन करना होगा।

यहां सॉलिड स्टेट बैटरी ऑपरेशन की सबसे स्पष्ट व्याख्या दी गई है, जो ड्रोन बनाने वाले लोगों के बजाय ड्रोन उड़ाने वाले लोगों के लिए लिखी गई है।

हर बैटरी जो करती है उससे शुरुआत करें

हर बैटरी - फ़ोन बैटरी,ड्रोन बैटरी, कार बैटरी - वही मूल कार्य करती है। यह रासायनिक ऊर्जा को संग्रहीत करता है और मांग पर इसे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

प्रत्येक लिथियम बैटरी के अंदर 3 आवश्यक घटक होते हैं: एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड जिसे कैथोड कहा जाता है, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड जिसे एनोड कहा जाता है, और एक मध्य परत जिसे इलेक्ट्रोलाइट कहा जाता है जो उनके बीच बैठता है। चार्जिंग के दौरान, लिथियम आयन कैथोड से, इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से, और एनोड में चले जाते हैं - उस व्यवस्था में ऊर्जा संग्रहीत करते हैं। डिस्चार्ज के दौरान, वे आयन विपरीत दिशा में वापस चले जाते हैं, और उस गति में निकलने वाली ऊर्जा ड्रोन की मोटरों को शक्ति प्रदान करती है।

इलेक्ट्रोलाइट का कार्य विशिष्ट है: लिथियम आयनों को गुजरने दें, लेकिन इलेक्ट्रॉनों को अवरुद्ध करें। इलेक्ट्रॉनों को बाहरी सर्किट के माध्यम से - मोटर नियंत्रकों, मोटरों और उड़ान इलेक्ट्रॉनिक्स के माध्यम से यात्रा करनी होती है - इस प्रकार वे उपयोगी कार्य करते हैं। यदि इलेक्ट्रॉन सीधे इलेक्ट्रोलाइट को पार कर सकते हैं, तो बैटरी तुरंत शॉर्ट-सर्किट हो जाएगी।

ठोस अवस्था को क्या अलग बनाता है?

पारंपरिक लिथियम पॉलिमर बैटरियों में, इलेक्ट्रोलाइट एक तरल या जेल होता है - विशेष रूप से, एक कार्बनिक विलायक जिसमें घुले हुए लिथियम लवण होते हैं। यह अच्छी तरह से काम करता है। यह ज्वलनशील, तापमान-संवेदनशील भी है और इलेक्ट्रोड सतहों के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से समय के साथ ख़राब हो जाता है।

एक ठोस अवस्था बैटरी उस तरल को एक ठोस पदार्थ से बदल देती है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट अभी भी बिल्कुल वही काम करता है - इलेक्ट्रॉनों को अवरुद्ध करते हुए लिथियम आयनों को गुजरने देता है - लेकिन यह मौलिक रूप से भिन्न भौतिक तंत्र के माध्यम से ऐसा करता है।

तरल के माध्यम से बहने वाले आयनों के बजाय, वे सामग्री के भीतर आयन-संचालन साइटों के बीच घूमते हुए, एक क्रिस्टलीय या अनाकार ठोस संरचना के माध्यम से आगे बढ़ते हैं। इलेक्ट्रोलाइट रसायन विज्ञान के आधार पर, वे ठोस पदार्थ सिरेमिक (जैसे एलएलजेडओ - लिथियम लैंथेनम ज़िरकोनियम ऑक्साइड), पॉलिमर, या सल्फाइड यौगिक हो सकते हैं। प्रत्येक में अलग-अलग आयन चालकता, तापमान प्रदर्शन और विनिर्माण विशेषताएं होती हैं।

प्रदर्शन के बारे में क्या परिवर्तन

क्योंकि इलेक्ट्रोलाइट अब ठोस है, कई चीजें एक साथ बदलती हैं:

आग का जोखिम काफी कम हो जाता है। तरल इलेक्ट्रोलाइट्स को ज्वलनशील बनाने वाला कार्बनिक विलायक मौजूद नहीं है। थर्मल रनअवे अनुक्रम में प्रज्वलित करने के लिए कुछ भी नहीं है जो लिथियम बैटरी में आग का कारण बनता है। यांत्रिक रूप से क्षतिग्रस्त ठोस अवस्था कोशिका आग का खतरा बनने के बजाय कार्य खो देती है।

सेल लिथियम धातु एनोड को समायोजित कर सकता है। तरल-इलेक्ट्रोलाइट बैटरियों में, लिथियम धातु एनोड डेंड्राइट वृद्धि का कारण बनते हैं - धातु फिलामेंट्स जो अंततः सेल को शॉर्ट-सर्किट करते हैं। ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स इतने सघन होते हैं कि शारीरिक रूप से डेंड्राइट प्रवेश को अवरुद्ध कर सकते हैं, जिससे लिथियम धातु एनोड व्यवहार्य हो जाते हैं। पारंपरिक बैटरियों में उपयोग किए जाने वाले ग्रेफाइट एनोड की तुलना में लिथियम धातु प्रति ग्राम लगभग 10 गुना अधिक ऊर्जा संग्रहीत करती है - जो ठोस राज्य बैटरी ऊर्जा घनत्व लाभ का स्रोत है।

गिरावट धीमी हो जाती है. तरल इलेक्ट्रोलाइट्स सैकड़ों चार्ज चक्रों के दौरान इलेक्ट्रोड सतहों के साथ धीरे-धीरे प्रतिक्रिया करते हैं, जिससे परतें बनती हैं जो आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाती हैं और क्षमता को कम करती हैं। ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स रासायनिक रूप से अधिक स्थिर होते हैं, इलेक्ट्रोड सामग्री के साथ अधिक धीमी गति से प्रतिक्रिया करते हैं। यही स्थिरता है जिसके कारण ठोस अवस्था बैटरियां तुलनीय परिचालन स्थितियों के तहत लंबे चक्र जीवन का प्रदर्शन करती हैं।

क्या नहीं बदला

मौलिक संचालन - लिथियम आयन इलेक्ट्रोलाइट के माध्यम से कैथोड और एनोड के बीच आगे और पीछे चलते हैं - आपके द्वारा पहले उपयोग की गई प्रत्येक लिथियम बैटरी के समान है। वोल्टेज रेंज समान है. चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया समान सिद्धांतों का पालन करती है। सेल वोल्टेज की निगरानी करने, संतुलन प्रबंधित करने और दुरुपयोग की स्थिति से बचाने के लिए बैटरी को अभी भी बैटरी प्रबंधन प्रणाली की आवश्यकता है।

ठोस अवस्था कोई भिन्न प्रकार का ऊर्जा भंडारण नहीं है। यह उसी प्रकार का है, जिसमें 1 घटक - इलेक्ट्रोलाइट - को इस तरह से पुन: डिज़ाइन किया गया है जो पारंपरिक लिथियम बैटरी रसायन शास्त्र की सबसे महत्वपूर्ण सीमाओं को हटा देता है।

Zyeबैटरी की सॉलिड स्टेट यूएवी बैटरियां

Zyeबैटरीवाणिज्यिक ड्रोन अनुप्रयोगों के लिए ठोस अवस्था लिथियम आयन और उच्च प्रदर्शन लिथियम पॉलिमर यूएवी बैटरी विकसित करता है। यह समझना कि तकनीक कैसे काम करती है, यह समझने के लिए शुरुआती बिंदु है कि प्रदर्शन विशेषताएँ भिन्न क्यों हैं - और केवल विशिष्ट शीट संख्याओं के बजाय वास्तविक समझ के आधार पर बैटरी निर्णय लेने के लिए।