Li-Ion baterie z dronů by mohly najít druhý život v méně „namáhaných“ zařízeních

Let může být náročný – zejména pro lithium-iontovou baterii, která pohání dron. Přílišné namáhání těchto článků způsobuje jejich poškození a zkracuje životnost zařízení.

Výzkum v časopise ACS Energy Letters ukazuje potenciál pro zlepšení baterií v leteckých elektrických prostředcích, které startují a přistávají vertikálně. Tým vyvinul nový elektrolyt, který tyto problémy řeší, a uvedl, že „namáhané“ baterie by mohly mít i druhý život v méně namáhaných aplikacích.

Lithium-iontové baterie (LiB) si získaly velkou oblibu díky své schopnosti vměstnat velké množství energie do relativně malého a lehkého balení. Nejsou však dokonalé, zejména pokud je třeba z bateriového článku rychle odebrat velké množství energie.

Například drony své baterie velmi zatěžují při vzletu. Zatímco hobby drony tradičně používají lithium-iontové polymerové baterie namísto LiB, vysoká hustota energie LiB je vhodnější pro drony s větší zátěží, například pro ty, které doručují náklad na vzdálená místa.

Aby lépe pochopili, jak mohou události s vysokým zatížením, jako je start, ovlivnit stabilitu LiB, Ilias Belharouak, Marm Dixit a jejich kolegové „namáhali“ sadu LiB a zkoumali, jak se mění jejich výkon.

Výzkumníci vyrobili sadu LiB článků se speciálně navrženým elektrolytem pro rychlé nabíjení a vybíjení. Poté po dobu 45 sekund vybíjeli patnáctinásobek optimální kapacity baterie, tedy celkového množství energie, které by mohla uchovávat. Tento proces simuloval rychlý odběr energie s vysokým výkonem, známý také jako vybíjení, který je nutný při vertikálním vzletu.

Po počátečním vybíjecím impulzu byly články dále vybíjeny normálnější rychlostí a poté znovu nabity. Tým zjistil, že žádný z testovaných článků nevydržel v těchto vysoce zátěžových podmínkách více než 100 cyklů, přičemž většina z nich začala vykazovat sníženou výkonnost kolem 85 cyklů.

Poté, co byly články LiB „namáhány“, je výzkumníci podrobili normálnějšímu, nižšímu odběru energie. Při tomto experimentu zjistili, že články si částečně zachovaly svou kapacitu v podmínkách nízké rychlosti, ale rychle selhaly, když byly znovu vystaveny rychlému odběru proudu.

Tyto výsledky naznačují, že články LiB, které se obvykle používají v bezpilotních letadlech, nemusí mít vlastnosti potřebné pro dlouhodobé používání při vysokém zatížení, ale mohly by být vyřazeny a splňovat typičtější požadavky na napájení v jiných aplikacích, jako jsou záložní baterie pro zdroje napájení a skladování energie v energetických sítích.

Výzkumníci uvádějí, že je třeba dále pracovat na vývoji alternativních bateriových technologií, které jsou vhodnější pro vertikální vzlet a další aplikace s vysokými nároky na spotřebu energie.

Zdroj: ScienceDaily, acs.org, redakce