エネルギー密度が重要な理由ドローン/UAV市場における
ドローン業界の急激な成長は、バッテリー技術の進歩に大きくかかっています。超高エネルギー密度は、長距離飛行やより多用途なアプリケーションを駆動する上で重要な要素になりつつあります。
エネルギー密度が高いということは、ドローンがより長く飛行でき、より多くの重量を運ぶことができることを意味します。この機能は、ドローンの用途を写真撮影だけでなく、輸送、監視、環境モニタリングなどに拡大するために不可欠です。
商用ドローンのメリットs & 環境への影響
商用ドローン、特に荷物の配達や産業検査に使用されるドローンは、高エネルギー密度バッテリーから大きな恩恵を受けます。 1 回の充電でより長い距離を移動できるため、より効率的かつコスト効率が高くなります。-
高エネルギー密度バッテリーは環境にも優しいです。寿命が長くなり、バッテリー交換の頻度が減り、ドローン運用による環境フットプリントが減少します。
バッテリーのエネルギー密度とは何ですか?
エネルギー密度は、物質の単位空間または単位質量にどれだけのエネルギーが蓄えられるかです。バッテリーのエネルギー密度は、バッテリーの平均単位体積または質量によって放出される電気エネルギーの量であり、通常、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度の 2 つの次元に分けられます。
バッテリーの重量エネルギー密度は、次の式で簡単に計算できます: 公称電圧 (V) * 定格容量 (Ah) / バッテリー重量 (kg)=比エネルギーまたはエネルギー密度 (Wh/kg)。
さまざまな種類の充電式電池のエネルギー密度は次のとおりです。
鉛蓄電池のエネルギー密度は 50 ～ 70 Wh/kg の範囲です。
ニッケル-電池のエネルギー密度は 50～80 Wh/kg の範囲です。
ニッケル水素電池のエネルギー密度は 60～140 Wh/kg です。{0}
リチウムイオン電池のエネルギー密度は 150～300 Wh/kg です。{0}
鉛蓄電池はエネルギー密度が低いです。-ファミリーカーで200km以上走行するには1トン近くのバッテリーが必要となり、電気自動車の電源として使用するには重すぎます。もう 1 つの理由は、鉛は有毒で環境に優しくなく、鉛蓄電池のサイクル性能が低いことです。-一方、リチウム-イオン電池のエネルギー密度は約 150~300Wh/kg で、サイクル性能も同様に鉛酸電池よりもはるかに高いため、リチウム-}イオン電池は新エネルギー電気自動車の開発に最適です。
現在、高エネルギー密度リチウム電池の市場には 2 つの主な技術的ルートがあります。経済的な LiFePO4 電池と中-から-高級-リチウム ニッケル マンガン コバルト酸化物（NMC）電池です。
2015年にはLiFePO4電池が市場の主流でした。当時、市場に出ていたほとんどの LiFePO4 バッテリー システムのエネルギー密度は約 70-90Wh/kg でしたが、NMC バッテリーのエネルギー密度はそれよりはるかに高く、130Wh/kg に達しました。航続距離に敏感な乗用車市場を早急に開拓するため、中国政府は2016年に新エネルギー車補助金政策の参考指標としてバッテリーエネルギー密度を採用することを初めて提案した。エネルギー密度が高いほど補助金も多くなる。 LiFePO4 電池と NMC 電池の市場構造が変化し始め、大手自動車会社が NMC 電池を大規模に置き換え始めました。 2019年6月以降、補助金の廃止とNMCリチウム電池の生産コストの高騰により、LiFePO4電池が市場の主要なエネルギーソリューションに戻ってきました。市場の発展に適応するために、すべての大手電池メーカーは LiFePO4 + NMC の 2 ライン戦略を開始しました。現在、LiFePO4 バッテリーのエネルギー密度は 210Wh/kg に達しています。
どのような制限編のリチウムポリマー電池のエネルギー密度は?
リチウム電池には、アノード、カソード、電極、隔膜という 4 つの重要な部分があり、これらはすべて電池のエネルギー密度に影響を与えます。そして、電極は化学反応が起こる場所です。電池のエネルギー密度を向上させる鍵は、新しい電極材料の開発と生産プロセスの改善です。
上記のことから、LiFeO4 と三元材料 Ni Co Mn で構成されるリチウム電池のエネルギー密度は大きく異なることがわかります。三元材料の Ni、Co、Mn の比率が異なると、電池の性能にも違いが生じます。 Niの割合が高くなるほど、電池の比容量は高くなります。現在推進されている高ニッケル正極系電池は、質量エネルギー密度が２４０～３００Ｗｈ／ｋｇ（体積エネルギー密度５６０Ｗｈ／Ｌ～６５０Ｗｈ／Ｌ）である。
リチウム電池市場における主流の負極材料は主にグラファイト（炭素{0}}ベースの材料）ですが、炭素-ベースの材料の現在のエネルギー貯蔵量は理論上の上限に近づいています。シリコン-ベースのアノード材料の比容量は 4200mAh/g に達する可能性があり、これはグラファイトアノードの理論上の比容量 372mAh/g よりもはるかに高くなります。シリコンカーボンアノードの導入により、バッテリーセルの質量エネルギー密度は300～400Wh/kg（体積エネルギー密度630Wh/L～750Wh/L）に向上し、グラファイトアノードの強力な代替品となります。
結論
テクノロジーの統合の可能性により、ドローンのバッテリーのエネルギー密度がさらに高まる可能性があり、将来は有望に見えます。ドローン用バッテリーの超高エネルギー密度は、技術的な向上だけでなく、次世代のドローンに電力を供給する変革の変化でもあります。-この技術が進歩するにつれて、新たな可能性が解き放たれ、ドローンが達成できることを再定義するでしょう。近い将来にやってくる新しい世代に備えましょう！
