Was sind die Vorteile von Festkörper-Lithium-Ionen-Batterien?

Die Drohnenantriebstechnologie erzielt weiterhin Durchbrüche. Diese neue Technologie, positioniert zwischen flüssigen Lithiumbatterien undFestkörperbatterien, revolutioniert die traditionelle Lithium-Batterie-Landschaft mit seinen multidimensionalen Vorteilen und verleiht der Wirtschaft in geringer Höhe neuen Schwung.

I. Verdoppelte Energiedichte: Doppelte Durchbrüche bei Ausdauer und Nutzlast

Lithium-Polymer-Batterien, die üblicherweise in Verbraucherdrohnen verwendet werden, haben typischerweise eine Energiedichte von weniger als 250 Wh/kg, während flüssige Lithiumbatterien in landwirtschaftlichen Pflanzenschutzdrohnen selten 300 Wh/kg überschreiten. Dies hat zu einer Branchennorm von „30 Minuten Flugzeit und 5 kg Nutzlastkapazität“ geführt.

Semi-Solid-State-Batterien erzielen durch Materialinnovation einen Qualitätssprung. Durch die Kombination von Silizium-Kohlenstoff-Anoden mit Kathoden mit hohem Nickelgehalt erreichen sie 350 Wh/kg – was fast eine Verdoppelung der herkömmlichen Energiedichte darstellt. Diese Verbesserung wirkt sich direkt auf die Betriebsfähigkeit aus.

Noch wichtiger ist, dass es das „Energie-Gewichts-Verhältnis“ optimiert. Bei einer Steigerung der Energiedichte um 35 % reduzieren halbfeste Batterien das Gewicht um 20 %. Dies ermöglicht Drohnen mit einer Nutzlast von 5 kg eine Flugzeit von 30 bis 40 Minuten und löst damit grundsätzlich das Dilemma der Branche, dass „das Mitführen zusätzlicher Batterien weniger praktisch ist als das Mitführen einer geringeren Nutzlast“.

II. Sicherheitsrevolution

Die Gel-Elektrolyt-Technologie in halbfesten Batterien eliminiert grundsätzlich die Sicherheitsrisiken, die mit flüssigen Elektrolyten verbunden sind. Diese Batterien weisen bei Durchstich- und Kompressionstests keine Leckage und keine Entzündung auf. Unter extremen Bedingungen übertrifft ihre thermische Stabilität die herkömmlicher Lithiumbatterien um 300 % und sorgt für eine stabile Entladung selbst bei 80 °C oder bei Durchschlag.

III. Umweltverträglichkeit: Stabile Leistung bei -40 °C

Durch optimierte Elektrolytformulierungen überwinden halbfeste Batterien Temperaturbeschränkungen. ZYEBATTERY-Produkte arbeiten stabil zwischen -40 °C und 60 °C und behalten auch bei extremer Kälte eine Kapazitätserhaltung von 85 % bei. Im Gegensatz dazu halten herkömmliche Lithiumbatterien unter identischen Bedingungen nur 15 Minuten und werden den Anforderungen für Rettungseinsätze in großen Höhen oder Polarexpeditionen nicht gerecht.

IV. Vorteile des Zykluslebens

Durch die Unterdrückung des Lithiumdendritenwachstums verlängern halbfeste Batterien die Lebensdauer auf über 1.000 Zyklen. Einige Modelle behalten nach 1.200 Zyklen eine Kapazität von über 80 %. Bei landwirtschaftlichen Drohnen, die dreimal täglich geladen/entladen werden, müssen herkömmliche Batterien zweimal pro Jahr ausgetauscht werden, während halbfeste Batterien 12 Monate lang ununterbrochen funktionieren, was die jährlichen Kosten um 60 % senkt.

Beschleunigte Kommerzialisierung

Drohnen in Verbraucher-, Landwirtschafts-, Notfall- und Industriequalität können alle nach und nach halbfeste Batterien übernehmen. Spannung und Kapazität von Multi-Serien-Akkupacks können individuell an spezifische Anforderungen angepasst werden.

Beispielsweise eignet sich eine 6er-Konfiguration für mittelgroße Luftbilddrohnen (20–30 Minuten Lebensdauer), während eine 14er-Konfiguration ideal für große landwirtschaftliche Sprühdrohnen (40–60 Minuten Lebensdauer) ist. Allerdings erfordern solche Batterien ein professionelles Batteriemanagementsystem (BMS), um den Spannungsausgleich über die Reihen hinweg sicherzustellen und Sicherheitsvorfälle durch Spannungsinkonsistenzen zu verhindern.

Halbfestkörperbatterien sind keine Übergangstechnologie, sondern die optimale Lösung, um der „Reichweitenangst“ von Drohnen heute entgegenzuwirken. Branchenanalysten weisen darauf hin, dass diese Batterien mit sinkenden Massenproduktionskosten bis 2025 schnell den Verbrauchermarkt durchdringen werden und Luftbilddrohnen eine Flugzeit von über einer Stunde und Frachtdrohnen die Lieferung von Waren über 100 Kilometer ermöglichen werden. Dadurch wird das Potenzial der Tieflandwirtschaft wirklich freigesetzt.