Kina når genombrott inom superbatterier för drönare.

Kinesiska forskare har utvecklat en ny metod för att avsevärt förbättra prestandan hos litium-svavelbatterier, ett genombrott som skulle kunna göra det möjligt för obemannade flygfarkoster (UAV:er) att flyga mycket längre på en enda laddning.

Ny forskning som publicerats i Nature öppnar nya vägar mot mer hållbara och kraftfulla batterier för flyg på låg höjd och många andra tillämpningar.

För närvarande använder de flesta konventionella drönare litiumjonbatterier, som närmar sig sina energitäthetsgränser. Energitätheten hos dessa batterier – mängden elektrisk energi som lagras per viktenhet – är vanligtvis under 300 wattimmar/kg, vilket leder till "räckviddsproblem" som begränsar flygtiden.

Litium-svavelbatterier anses vara ett lovande alternativ på grund av deras teoretiskt höga energitäthet, i kombination med svavelets överflöd och låga kostnad.

I praktiken möter dock denna typ av batteri ett stort hinder eftersom svavel under laddning och urladdning genomgår en komplex kemisk process som producerar många upplösta mellanprodukter.

Dessa mellanprodukter tenderar att diffundera utåt, vilket saktar ner reaktioner och slösar bort energi.

Ett forskarteam lett av Tsinghua International Graduate School Shenzhen (Tsinghua SIGS) har föreslagit en ny lösning genom att införliva en "mellanprodukt" i den elektrokemiska sulfuriseringsprocessen.

Forskaren Chu Quang Man från den här skolan förklarade: "Tänk på det som ett speciellt tillsatsmedel som 'ligger vilande' inuti batteriet tills det behövs. När svavelreaktionen börjar 'vaknar' detta tillsatsmedel upp direkt vid reaktionsstället och börjar fungera."

Enligt honom binder denna molekyl till upplösta mellanprodukter när den aktiveras och förhindrar att de driver bort. Den hjälper också till att bygga "snabba banor" för elektriska reaktioner, vilket gör hela processen mycket smidigare och effektivare.

Forskargruppen omdesignade även reaktionsnätverket på molekylär nivå. Den nyutvecklade molekylen minskar batteriets inre resistans med 75 % jämfört med konventionella konstruktioner.

I tester presterade den nya batteritypen stabilt genom 800 laddnings- och urladdningscykler och bibehöll nästan 82 % av sin kapacitet.

Mer anmärkningsvärt är att forskargruppen har byggt en praktisk prototyp av ett batteri i fickformat med en energitäthet på 549 wattimmar/kg, nästan dubbelt så mycket som många standardbatterier som för närvarande används för drönare. Detta har betydande konsekvenser för drönare – högre energitäthet innebär längre flygtider, större nyttolaster och bredare räckvidd.

Forskargruppen anser att denna molekylära designstrategi också skulle kunna utvidgas till andra områden, inklusive flödesbatterier, litiummetallbatterier och till och med direkta batteriåtervinningsprocesser.

(VNA/Vietnam+)

Källa: https://www.vietnamplus.vn/trung-quoc-dat-dot-phat-ve-sieu-pin-cho-uav-post1109908.vnp