Les batteries à semi-conducteurs pour drones pour les vols par temps froid

Le froid intense a toujours constitué un défi sérieux pour les performances et la fiabilité des véhicules aériens sans pilote. Les basses températures peuvent réduire considérablement l’activité chimique des batteries traditionnelles, entraînant une forte diminution de la durée de vie de la batterie, des chutes de tension et même des coupures de courant soudaines, mettant ainsi en danger les missions de vol critiques. Les batteries semi-solides nous offrent une toute nouvelle solution pour vaincre le froid intense.

Pourquoi la basse température est-elle « l’ennemi juré » des batteries de drones traditionnelles ?

Le problème des batteries lithium-polymère (LiPo) traditionnelles à basse température :

Les basses températures peuvent affecter considérablement les performances des batteries des drones, entraînant des temps de vol raccourcis et potentiellement un impact sur votre mission.

Solidification de l'électrolyte : À basse température, l'électrolyte liquide à l'intérieur de la batterie devient visqueux voire se solidifie partiellement, ce qui ralentit grandement la vitesse de déplacement des ions lithium.

Une forte augmentation de la résistance interne : L’obstruction du mouvement des ions entraîne directement une augmentation de la résistance interne de la batterie. Pour maintenir le vol, la tension de la batterie chutera fortement (affaissement de tension), déclenchant le mécanisme de protection de batterie faible du drone et forçant l'avion à atterrir plus tôt.

Forte dégradation de la capacité : dans un environnement à 0°C, la capacité disponible des batteries LiPo traditionnelles peut diminuer de 30 % à 50 %. À des températures encore plus basses, la perte de performances est encore plus étonnante.

Risque de charge : charger des batteries à basse température peut provoquer le lessivage du lithium métallique, ce qui peut endommager la batterie de manière permanente et présenter un risque de court-circuit et d'incendie.

Piles à semi-conducteurs, en tant que technologie de transition, intègre ingénieusement les avantages des batteries liquides traditionnelles et des batteries tout solide. Le noyau consiste à mélanger des matériaux d’électrode avec des électrolytes solides et une petite quantité d’électrolyte pour former une matrice semi-solide semblable à une substance semblable à un gel.

Piles à semi-conducteurspassent du laboratoire à la pointe des applications. Alors, comment fonctionne exactement cette technologie très attendue ? Comment cela va-t-il changer l’avenir des drones ?

Le processus de fonctionnement des batteries à semi-conducteurs est macroscopiquement similaire à celui des batteries lithium-polymère, impliquant toujours la migration des ions lithium entre les électrodes positives et négatives. Cependant, les méthodes de mise en œuvre au niveau micro entraînent toute une différence.

Électrolytes solides : Ils sont généralement constitués de matériaux solides spéciaux tels que des céramiques, des sulfures ou des polymères. Ces matériaux ont une conductivité ionique extrêmement élevée, permettant aux ions lithium de passer rapidement tout en isolant les électrons, combinant parfaitement les deux fonctions majeures de conduction et d'isolation.

Processus de travail

Lorsqu'une batterie est chargée ou déchargée, les ions lithium (Li⁺) se déplacent entre les électrodes positives et négatives sous l'influence d'un champ électrique à travers l'électrolyte solide, qui sert de « pont » solide. Les électrons (e⁻) circulent à travers le circuit externe, formant ainsi un courant électrique pour alimenter le véhicule aérien sans pilote.

L’un des principaux défis de la conception de batteries à semi-conducteurs, quel que soit le type d’électrolyte solide utilisé, est d’optimiser l’interface entre l’électrolyte et l’électrode. Contrairement aux électrolytes liquides qui adhèrent facilement aux surfaces des électrodes, les électrolytes solides doivent être soigneusement conçus pour garantir un bon contact et un transfert d’ions efficace.

ZYEBATTERY s'est toujours concentré sur les technologies énergétiques de pointe. Nous suivons de près le développement des technologies de nouvelle génération telles que les batteries à semi-conducteurs et nous nous engageons à fournir au marché des solutions d'alimentation pour drones plus sûres et plus puissantes à l'avenir, aidant ainsi nos clients à voler plus haut, plus loin et en toute sécurité.