Quelle est la structure interne d'une batterie de drones?

La technologie des drones a révolutionné des industries allant de la photographie aérienne aux applications industrielles. Au cœur de ces merveilles volantes se trouvent un composant critique: lebatterie de lithium de drone. Le vol stable et les capacités opérationnelles des drones reposent entièrement sur l'ingénierie de précision de ces batteries au lithium.

Dans cet article, nous nous plongerons dans les cellules, la chimie et la structure debattements de drones, révélant la complexité qui alimente divers véhicules aériens sans pilote.

Combien de cellules sont dans une batterie de drones standard?

Le nombre de cellules dans une batterie de drone peut varier en fonction de la taille du drone, des besoins en puissance et de l'utilisation prévue. Cependant, la plupart des batteries de drones standard contiennent généralement plusieurs cellules connectées dans des configurations en série ou parallèles.

À l'intérieur de chaque cellule, une électrode positive (comme le matériau de lithium ternaire), l'électrode négative (graphite), l'électrolyte (conducteur d'ions) et le séparateur (empêchant les courts circuits entre les électrodes) fonctionnent ensemble pour atteindre la fonction centrale de «stocker l'énergie pendant la charge et la livraison de puissance pendant la décharge».

La plupart des drones commerciaux et professionnels utilisent des batteries multi-cellules pour augmenter la puissance et la durée du vol. Les configurations les plus courantes comprennent: 2s, 3, 4s et 6s.

Batteries Lipo (Lithium Polymer)sont le type le plus répandu dans les drones, chaque cellule évaluée à 3,7 V. La connexion des cellules en série augmente la tension, offrant une plus grande puissance aux moteurs et systèmes du drone.

Dans une configuration série, les cellules sont connectées de bout en bout, reliant la terminale positive d'une cellule à la terminale négative de la suivante. Cette disposition augmente la tension globale de la batterie tout en maintenant la même capacité.

Dans une configuration parallèle, les batteries sont connectées à toutes les bornes positives liées entre elles et tous les terminaux négatifs liés ensemble. Cette disposition augmente la capacité totale (MAH) de la batterie tout en conservant la même tension.

Quelle que soit la configuration, les batteries de drones modernes intègrent des systèmes de gestion de batterie sophistiqués (BMS). Ces circuits électroniques surveillent et régulent les tensions de cellules individuelles, garantissant une charge équilibrée et une décharge sur toutes les cellules du pack.

Structure interne des batteries en polymère lithium: anode, cathode et électrolyte

Pour vraiment comprendre les batteries de drones, nous devons examiner leurs composants internes. Les batteries en polymère au lithium, la source d'alimentation derrière la plupart des drones, se composent de trois éléments principaux: l'anode, la cathode et l'électrolyte.

Anode: l'électrode négative

L'anode dans une batterie en polymère de lithium est généralement en graphite, une forme de carbone. Pendant la décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode, libérant des électrons qui circulent à travers le circuit externe pour alimenter le drone.

Cathode: l'électrode positive

La cathode est généralement composée d'un oxyde de lithium métal, comme l'oxyde de cobalt au lithium (licoo₂) ou le phosphate de fer au lithium (LifePo₄). Le choix du matériau de la cathode influence les caractéristiques de performance de la batterie, notamment la densité d'énergie et la sécurité.

Electrolyte: l'autoroute Ion

L'électrolyte dans une batterie en polymère de lithium est un sel de lithium dissous dans un solvant organique. Ce composant permet aux ions lithium de migrer entre l'anode et la cathode pendant les cycles de charge et de décharge. Une caractéristique unique des batteries en polymère lithium est que cet électrolyte est immobilisé dans un composite polymère, ce qui rend la batterie plus flexible et moins sujet aux dommages.

Support protecteur: logement et connecteurs

Au-delà du module de base, le boîtier et les connecteurs de la batterie du drone - mais pas directement impliqués dans la livraison de puissance - se réservent comme le «squelette» assurant une intégrité structurelle:

Logement: généralement construit à partir d'alliage en plastique ou en aluminium ABS ignifuge, offrant une résistance à l'impact, un retard de flamme et une isolation thermique. Il intègre des trous de ventilation pour éviter la surchauffe pendant le fonctionnement cellulaire.

Connecteurs et interfaces: Des fils de cuivre multi-brin internes (hautement conducteur et résistant aux courbes) relient les cellules au BMS. Les interfaces externes utilisent couramment les connecteurs XT60 ou XT90 avec protection inversée pour éviter les dommages accidentels à partir de connexions incorrectes.

Entretien de base: protéger les composants internes pour prolonger la durée de vie de la batterie

Évitez la surfacturation ou la surcharge (stocker entre 20% et 80% de capacité) pour empêcher la surcharge BMS et la dégradation des cellules;

Évitez les entrées d'eau lors du nettoyage des connecteurs pour éviter les courts-circuits dans le câblage;

Remplacez rapidement les boîtiers endommagés pour protéger les cellules internes et les BM de l'impact physique.

L'architecture interne des batteries de drones représente une synergie précise de «l'énergie, le contrôle et la protection». Avec les progrès des batteries à semi-conducteurs et de la technologie BMS intelligente, les futurs conceptions de batteries deviendront plus compactes et efficaces, fournissant un support de base pour les mises à niveau des performances du drone.