ڈرون کے لیے سالڈ اسٹیٹ لیتھیم بیٹریاں: مواقع اور انجینئرنگ چیلنجز

سالڈ سٹیٹ لتیم بیٹریاںکافی عرصے سے "مستقبل" رہے ہیں کہ جملہ کھوکھلا محسوس ہونے لگا ہے۔ لیکن خاص طور پر UAV ایپلی کیشنز میں، ٹیکنالوجی ابتدائی مرحلے کی قیاس آرائیوں سے گزر چکی ہے۔ اصلی ٹھوس ریاست کے خلیات کی جانچ کی جا رہی ہے، تصدیق کی جا رہی ہے، اور کچھ معاملات میں تجارتی ڈرون پلیٹ فارمز میں تعینات کیے جا رہے ہیں - اور انجینئرنگ ٹریڈ آف پہلے سے کہیں زیادہ واضح ہیں۔

یہاں ایک ایماندارانہ نظر ہے کہ ٹھوس ریاست کی لتیم بیٹریاں دراصل ڈرون ایپلی کیشنز کے لیے کیا پیش کرتی ہیں، اور کس چیز کے ساتھ کام کرنا ان کو مشکل بناتا ہے۔

سالڈ اسٹیٹ ڈرونز کے لیے کیوں معنی خیز ہے۔

بنیادی فرق الیکٹرولائٹ ہے۔ روایتی لیتھیم پولیمر بیٹریاں مائع یا جیل الیکٹرولائٹ کا استعمال کرتی ہیں - موثر، لیکن آتش گیر اور درجہ حرارت کی انتہاؤں کے لیے حساس۔ سالڈ سٹیٹ بیٹریاں اسے ٹھوس الیکٹرولائٹ مواد سے بدل دیتی ہیں، اور اس کے متبادل کے نتیجے میں ایسے نتائج ہوتے ہیں جو خاص طور پر UAV ایپلی کیشنز کے لیے متعلقہ ہوتے ہیں۔

بہتر تھرمل استحکام۔ مائع الیکٹرولائٹس LiPo بیٹریوں میں تھرمل رن وے میں بنیادی معاون ہیں۔ مائع کو ہٹا دیں، اور آپ لتیم کیمسٹری میں سب سے خطرناک ناکامی موڈ کو ہٹا دیں. اعلی محیطی درجہ حرارت والے ماحول میں کام کرنے والے ڈرونز کے لیے، گرمی پیدا کرنے والے پے لوڈز کے قریب، یا ایسی ایپلی کیشنز میں جہاں بیٹری کی آگ تباہ کن ہو گی، یہ استحکام بہت اہمیت رکھتا ہے۔

اعلی توانائی کی کثافت کی صلاحیت. سالڈ اسٹیٹ فن تعمیر لتیم میٹل اینوڈس کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے، جو روایتی لتیم آئن اور لیپو سیلز میں استعمال ہونے والے گریفائٹ انوڈس کے مقابلے میں فی گرام نمایاں طور پر زیادہ توانائی ذخیرہ کرتے ہیں۔ وزن کے لحاظ سے حساس ایپلی کیشن جیسے ڈرون ڈیزائن میں، توانائی کی کثافت کی چھت میز پر سب سے اہم چشموں میں سے ایک ہے۔ فی کلوگرام زیادہ توانائی کا مطلب ہے ائیر فریم کا وزن شامل کیے بغیر پرواز کے طویل وقت۔

توسیعی سائیکل کی زندگی۔ ٹھوس الیکٹرولائٹس عام طور پر وقت کے ساتھ الیکٹروڈ مواد کے ساتھ کم رد عمل ظاہر کرتی ہیں، جس کا مطلب ہے کہ فی سائیکل میں کم انحطاط۔ ہائی ڈیوٹی سائیکل چلانے والے کمرشل ڈرون آپریٹرز کے لیے، سائیکل کی بہتر زندگی براہ راست کم فی فلائٹ بیٹری کی لاگت اور زیادہ متوقع متبادل نظام الاوقات میں ترجمہ کرتی ہے۔

وسیع آپریٹنگ درجہ حرارت کی حد۔ ٹھوس ریاست کے خلیے مائع الیکٹرولائٹ متبادل کے مقابلے درجہ حرارت کی انتہاؤں میں زیادہ مستقل کارکردگی کو برقرار رکھتے ہیں۔ سرد موسم کے ڈرون آپریشنز - شمالی آب و ہوا میں انفراسٹرکچر کا معائنہ، اونچائی پر سروے کا کام - ایک کیمسٹری سے فائدہ اٹھاتے ہیں جو درجہ حرارت گرنے پر قابل ذکر صلاحیت سے محروم نہیں ہوتا ہے۔

انجینئرنگ کے چیلنجز جو اب بھی حقیقی ہیں۔

اس میں سے کوئی بھی رگڑ کے بغیر نہیں آتا ہے۔ ڈرون کے لیے سالڈ سٹیٹ لیتھیم بیٹریاں حقیقی انجینئرنگ کی رکاوٹوں کا سامنا کرتی ہیں جو یہ بتاتی ہیں کہ کیوں LiPo پیک تجارتی UAV ایپلی کیشنز پر حاوی ہیں۔

مینوفیکچرنگ کی پیچیدگی اور لاگت۔ ٹھوس الیکٹرولائٹ مواد مائع الیکٹرولائٹس کے مقابلے میں مستقل طور پر پیدا کرنا مشکل ہے، اور مینوفیکچرنگ کے عمل کو زیادہ درستگی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کا ترجمہ یونٹ کی اعلی قیمتوں میں ہوتا ہے - بعض اوقات نمایاں طور پر زیادہ - جو لاگت سے متعلق حساس تجارتی آپریٹرز کے لیے رکاوٹ پیدا کرتا ہے۔

انٹرفیس مزاحمت۔ ٹھوس الیکٹرولائٹ اور الیکٹروڈ مواد کے درمیان رابطہ اتنا گہرا نہیں ہے جتنا مائع الیکٹرولائٹ سسٹم میں ہوتا ہے۔ یہ انٹرفیس مزاحمت اندرونی مزاحمت کو بڑھاتا ہے، جو چوٹی کے خارج ہونے کی شرح کو محدود کرتا ہے۔ ہائی-سی-ریٹ ڈسچارج — جارحانہ UAV ہتھکنڈوں یا بھاری پے لوڈ لفٹوں کے دوران جس قسم کی ضرورت ہوتی ہے — کارکردگی کے جرمانے کے بغیر موجودہ سالڈ اسٹیٹ ڈیزائن کے ساتھ حاصل کرنا مشکل ہے۔

سائیکلنگ کے دوران مکینیکل تناؤ۔ الیکٹروڈ مواد پھیلتا اور سکڑتا ہے کیونکہ لتیم آئن چارج اور خارج ہونے کے دوران اندر اور باہر جاتے ہیں۔ مائع الیکٹرولائٹ بیٹریوں میں، الیکٹرولائٹ اس حرکت کو ایڈجسٹ کرتا ہے۔ ٹھوس ریاست کے خلیات میں، حجمی تبدیلیاں الیکٹروڈ الیکٹرولائٹ انٹرفیس پر مکینیکل تناؤ پیدا کر سکتی ہیں، جو وقت کے ساتھ ساتھ انحطاط کا باعث بنتی ہیں۔ پیمانے پر اس کا انتظام انجینئرنگ کے کام کا ایک فعال شعبہ ہے۔

کولڈ اسٹارٹ کارکردگی۔ جب کہ ٹھوس اسٹیٹ بیٹریاں درجہ حرارت کی حدود میں مستحکم حالت میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہیں، کچھ ٹھوس الیکٹرولائٹ مواد ابتدائی آغاز کے دوران بہت کم درجہ حرارت پر بلند مزاحمت دکھاتے ہیں۔ یہ مادی ترقی کے ساتھ بہتر ہو رہا ہے لیکن تعیناتی کے مخصوص ماحول کے لیے غور طلب ہے۔

جہاں ٹیکنالوجی کا مطلب کمرشل ڈرون ایپلی کیشنز ہے۔

سالڈ سٹیٹ لتیم بیٹریاںآج UAV ایپلی کیشنز کے لیے پروڈکشن کے قابل ہیں — صحیح ایپلیکیشن فٹ کے ساتھ۔ اعلیٰ قدر کے مشن جہاں تھرمل سیفٹی کو ترجیح دی جاتی ہے، پلیٹ فارم جہاں توانائی کی کثافت میں بہتری لاگت کے پریمیم کا جواز پیش کرتی ہے، اور ایسے آپریشنز جہاں سائیکل کی طویل زندگی بامعنی ROI پیدا کرتی ہے، سبھی معقول اہداف ہیں۔

ZYEBATTERYاعلی کارکردگی والے لیتھیم پولیمر اور سالڈ سٹیٹ لیتھیم آئن UAV بیٹریاں تیار کرتا ہے کیونکہ صحیح کیمسٹری اطلاق پر منحصر ہے۔ آج ہر ڈرون آپریشن کو سالڈ سٹیٹ ٹیکنالوجی کی ضرورت نہیں ہے۔ کچھ پہلے ہی کر چکے ہیں - اور جیسے جیسے مینوفیکچرنگ کے پیمانے اور لاگتیں کم ہوں گی، اس زمرے میں کافی حد تک توسیع ہو جائے گی۔

مستقبل ناہموار طریقے سے پہنچا۔ لیکن یہ پہنچ گیا.