Исследователи из Института химической физики Даляня (DICP), входящего в состав Китайской академии наук, совершили значительный прорыв в области литиевых аккумуляторов. Команда успешно протестировала ультранизкотемпературный литиевый аккумулятор, интегрированный в беспилотный летательный аппарат (БПЛА), в реальных условиях в городе Мохэ, провинция Хэйлунцзян.
Новая аккумуляторная система позволяет дронам эффективно работать в экстремально холодном климате. Испытания подтвердили стабильность работы батареи при температуре до -36°C.
Способность сохранять энергообеспечение в таких условиях открывает новые перспективы для эксплуатации БПЛА в районах с суровыми климатическими условиями. Возможные применения включают полярные исследования, охрану границ, реагирование на чрезвычайные ситуации и логистическую поддержку в удалённых регионах.
Проблема деградации аккумуляторов на морозе давно остаётся ключевым препятствием для развития систем хранения энергии. Обычные литий-ионные батареи теряют ёмкость и сталкиваются с резкими скачками напряжения при низких температурах, что снижает их эффективность.
Однако инновационные разработки команды DICP позволили преодолеть эти ограничения, обеспечивая стабильную работу дронов даже в сложных погодных условиях.
Экспериментальные испытания и морозостойкость
Во время полевых испытаний шестироторный дрон, оснащённый новым литиевым аккумулятором, успешно выполнял полёты в условиях отрицательных температур. БПЛА без сбоев выполнял ключевые манёвры: быстрый запуск, зависание на высоте и точное следование заданному маршруту.
На протяжении всего тестирования аккумулятор демонстрировал минимальную деградацию производительности, поддерживая стабильное напряжение и бесперебойную подачу энергии. Эти результаты подтверждают, что время полёта беспилотников с новой батареей соответствует показателям, достигнутым в умеренных климатических условиях.
Для решения проблемы низкотемпературной эффективности литиевых аккумуляторов команда под руководством Чэня Чжунвэя, директора Центра исследований силовых аккумуляторов и систем DICP, применила усовершенствованный электролит и модифицированные анодные материалы.
Эти улучшения позволили значительно расширить температурный диапазон работы батареи, обеспечивая надёжные электрохимические процессы даже при экстремальном холоде.
Одним из ключевых вызовов эксплуатации аккумуляторов в условиях низких температур является процесс литиевого осаждения, который снижает срок службы батареи и создаёт потенциальные риски безопасности. Благодаря внесённым изменениям эта проблема была устранена, что улучшило характеристики и долговечность аккумулятора.
Перед полевыми испытаниями батарея прошла комплексное лабораторное тестирование, включая циклы заряда-разряда в условиях низких температур. Эксперименты показали, что после длительного воздействия холода батарея сохраняет более 90% своей номинальной ёмкости, что подтверждает её надёжность в реальных условиях эксплуатации.
Перспективы развития морозостойких аккумуляторов
По данным исследований, новая батарея сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40°C до 50°C. Это делает её одной из самых универсальных литиевых аккумуляторных технологий, доступных для БПЛА и других устройств, работающих в экстремальных условиях.
Дополнительные усовершенствования в системе терморегуляции и снижении импеданса при низких температурах позволили сократить потери ёмкости. При -40°C аккумулятор теряет менее 10% энергии, что значительно лучше традиционных литий-ионных решений, у которых потери достигают 30-50%.
Этот прогресс позволяет дронам выполнять миссии в условиях сильного холода без необходимости частой подзарядки, что является серьёзным шагом вперёд по сравнению с существующими технологиями.
В настоящее время исследовательская команда работает над масштабированием производства и оптимизацией производственных процессов для широкого внедрения инновационной технологии.
Параллельно DICP сотрудничает с аэрокосмическими и оборонными компаниями для интеграции дополнительных улучшений, таких как автоматические системы подогрева, что ещё больше повысит эффективность аккумуляторов при экстремально низких температурах.
По словам Чэня Чжунвэя, успешное испытание этого аккумулятора стало важной вехой в развитии энергосистем для БПЛА. “Наша цель — расширить границы возможностей литиевых батарей, обеспечивая стабильные энергетические решения даже в самых суровых условиях”, — заявил он.
Эта разработка открывает новые перспективы для использования литиевых аккумуляторов в экстремально холодных условиях, улучшая надёжность электропитания не только для БПЛА, но и для электромобилей, автономных станций и даже космических аппаратов.
