Ilgesnis dronų skrydis tampa realesnis: Kinijos mokslininkai pagerino ličio ir sieros baterijas

Kinijos mokslininkai paskelbė apie naują ličio ir sieros baterijos koncepciją, kuri gali reikšmingai pailginti dronų skrydžio laiką. Dronų rinkoje tai viena didžiausių praktinių kliūčių, nes baterija tiesiogiai riboja ir nuotolį, ir keliamą naudingąją apkrovą.

Tyrimą atliko Šendžene veikianti Tsinghua universiteto tarptautinė aukštoji mokykla, pasiūliusi molekulinę strategiją, mažinančią energijos nuostolius baterijos darbo metu. Tokie sprendimai ypač svarbūs ten, kur reikia ne tik didelės talpos, bet ir stabilaus veikimo per daugelį įkrovimo ciklų.

Šiandien dauguma komercinių dronų naudoja ličio jonų akumuliatorius, kurių praktinis energijos tankis dažnai lieka mažesnis nei 300 vatvalandžių kilogramui. Dėl to gamintojai paprastai turi rinktis kompromisą tarp skrydžio trukmės ir to, kiek įrangos ar krovinio dronas gali pakelti.

Ličio ir sieros baterijos seniai laikomos perspektyvia alternatyva, nes siera yra gausi ir palyginti pigi, o teorinis energijos tankis gali būti gerokai didesnis nei įprastų ličio jonų sprendimų. Vis dėlto pagrindinė kliūtis išlieka chemijos stabilumas, ypač kartojant įkrovimo ir iškrovimo ciklus.

Didžiausia problema siejama su tirpiais tarpiniais junginiais, kurie darbo metu migruoja baterijos viduje ir ilgainiui mažina našumą. Kinijos mokslininkai į sieros elektrochemiją įvedė vadinamąjį premediatorių, kuris, jų teigimu, iki reakcijos pradžios išlieka neaktyvus, o vėliau padeda suvaldyti migruojančius tarpinius produktus ir pagerinti krūvio pernašą.

Laboratoriniuose bandymuose tokia baterijos konstrukcija išlaikė stabilų veikimą 800 įkrovimo ciklų, o likusi talpa siekė beveik 82 proc. pirminės. Praktikoje tai svarbus signalas, nes vien energijos tankio nepakanka, jei baterija greitai degraduoja ir tampa netinkama realiam naudojimui.

Tyrėjai pabrėžia, kad ilgesnis baterijos darbas galėtų išplėsti dronų taikymą siuntų pristatyme, elektros linijų ir infrastruktūros patikrose bei gelbėjimo operacijose. Tokiose situacijose keliolikos minučių skirtumas ore gali lemti tiek darbo kaštus, tiek operacijų saugumą.

Be dronų, autoriai mano, kad jų molekulinė strategija galėtų būti pritaikyta ir kitoms baterijų kryptims, įskaitant ličio metalo sprendimus, srauto baterijas ar tam tikrus perdirbimo procesus. Artimiausias klausimas rinkai bus ne laboratoriniai rekordai, o tai, ar technologija pasieks masinę gamybą, atitiks saugos reikalavimus ir išlaikys kainos bei patikimumo balansą.