Kiloda İki Kat Enerji: Avustralya Lityum-Kükürt Hücresi Pegasus ile Uçtu ve Ordu Testine Girdi

Melbourne yakınlarındaki pistte beş metre kanat açıklığındaki Pegasus havada neredeyse iki saat kaldı ve 75 kilometreden fazla yol alıp inişte hala yedek şarj taşıdı. Pakette yalnızca 382 Wh enerji vardı, yani sıradan bir elektrikli bisiklet bataryasından daha az. Kanatlardaki ince güneş hücreleri yardımcı oldu ama asıl işi lityum-kükürt keseler gördü. Bu uçuş, hafif havacılıkta ağırlık başına enerjinin neden her şey olduğunu tek karede anlatıyor.

Uçan konfigürasyon 350 Wh/kg seviyesinde yüksek güç hücresi kullanıyordu ve şirketin hesabına göre popüler bir profesyonel drone pilinden kilo başına yüzde 80 fazla uçuş süresi verdi. Referans pil kilo başına yaklaşık 190 Wh tutuyordu, ki bu çoğu elektrikli otomobildeki LFP seviyesine denk. Şirketin en iyi hücreleri ise 450 Wh/kg bandını aşarak 456 Wh/kg formasyon sonrası değere ulaştı ve konvansiyonel otomobillerin iki katına yaklaştı. Bu 498 Wh/kg ilk deşarj ve 456 Wh/kg formasyon sonrası verisi pv-magazine.com kaynağından elde edilmiştir ve tam boy 10 Ah keselerde otomatik hatta üretildiği bağımsız haberle doğrulanmıştır.

Uçuşun aritmetiği: 382 Wh ile iki saat

Şaşırtıcı olan, bu değerin yarı katı tasarımla gelmesi; hücrede normal bataryadan çok daha az sıvı bulunuyor. Çinli üreticilerin birinci nesil katı hal hücreleri 400 Wh/kg civarında telaffuz ediliyor ama katı elektrolit ısıyla genleşip büzülünce çatlıyor ve çevrim dayanımı düşüyor. Yarı katı jelimsi yapı bu kırılganlığı yumuşatıp sızıntı ve yangın riskini azaltan bir köprü işlevi görüyor. Bu köprü rolü ve güvenlik artışı theverge.com kaynağından elde edilmiştir ve yarı katı ürünlerin gerçek pazarda güç bankalarından bisikletlere girdiği güncel örneklerle desteklenmektedir.

Kimyaya inince tablo sadeleşiyor: anot lityum metal , katot elementel kükürt. Kükürt petrol arıtmanın bol ve ucuz yan ürünü, ayrıca pahalı ve tedarik riski taşıyan kobalt ile nikel içermiyor. Anotta grafit yerine lityum metal kullanılması bir mineral bağımlılığı daha eksiltiyor. Bu tedarik avantajı ve yüzde 99 Çin hücresi bağımlılığı techtimes.com kaynağından elde edilmiştir ve savunma talebinin neden hızlandığı bu bağımsız analizle anlaşılmaktadır.

Fabrika turu, yoğunluğun arkasındaki disiplini gösteriyor. 2,4 milyon dolarlık kuru oda, Avustralya'nın en büyüğü olacak şekilde tasarlanmış; lityum metal neme dokununca yüzeyde bozuluyor, fazlası tutuşabiliyor. Havanın en büyük nem kaynağı insan nefesi, o yüzden dev nem alıcılar, su soğutucular, kanal tesisatı ve dört kademeli filtreler durmadan çalışıyor. Ülkedeki tek lityum folyo hattı da burada: büyük külçeler ekstrüderden 100 mikrona indiriliyor, tercih edilen 75 mikron ikinci makinede yakalanıyor ve istenirse bakır üzerine lamine seçenek sunuluyor.

Kese hattı küçük ölçekli ama eksiksiz. Laminat torbalar üç kenardan ısıyla kapatılıyor, açık torba eldiven kutusunda vakum altında elektrolit doldurmaya giriyor ve emdirme süresi bekleniyor. Sonra oluşum çeviriciye alınıyor, katı elektrolit ara fazı oluşurken çıkan gaz tahliye edilip son vakum mührü vuruluyor. Bütün sistem 2 MWh kapasiteli bir proses doğrulama tezgahı, yüksek hızlı seri hat değil. Hücreler elde tüy gibi: 10 Ah güç hücresi, 20 Ah enerji hücresi ve 5 Ah küçük boylar aynı izdüşümü paylaşıyor ve su altında nötr yüzerlik hissi veriyor.

Fabrika turu: kuru oda ve kese hattı

Zayıf nokta herkesin bildiği yerden geliyor: her şarjda kükürtün bir kısmı çözünüp polisülfit mekiği ile anoda taşınıyor ve katot malzeme kaybediyor. Tarihsel olarak lityum-kükürt, yüzde 80 kapasite eşiğine birkaç yüz döngüde inerken otomobil hücresi binin üzerinde, hatta birkaç bin döngü hedefliyor. Şirket, Deakin Üniversitesi kökenli nano örgü malzemeyle bu kaybı tuttuğunu söylüyor ama döngü eğrisini yayımlamadı. Bu mekik mekanizması ve çevrim ömrü sorunu anl.gov kaynağından elde edilmiştir ve elektrolit katkılarıyla engellenebileceği ulusal laboratuvar deneyleriyle gösterilmektedir.

Tarihçe, bugünkü uçuşu anlamlandırıyor. Lityum-kükürt 1960'lardan beri bilinmesine rağmen ticarileşemedi; teknik lider 13 yıl İngiltere'de Oxis Energy'de çalıştı, şirket kapanınca ekip Avustralya'ya taşındı. Beş yıl önce Deakin Üniversitesi işbirliği ve PPK ana şirketiyle yola çıkıldı, Eylül 2021'de halka açıldı ve Geelong tesisiyle ekip büyütüldü. Bu kurumsal çerçeve ve bor nitrür nanotüp atılımı ppkgroup.com.au kaynağından elde edilmiştir ve düşük maliyetli nanotüp üretiminin bölgesel üretim üssünü mümkün kıldığı şirket açıklamasıyla doğrulanmaktadır.

Pazar sıralaması bilinçli: önce savunma ve drone üreticileri. Ağustos ayında ilk hücreler ABD Ordusu DEVCOM C5ISR merkezine test için gönderildi ve bağımsız değerlendirme başladı. Praetorian karşı-drone önleyici, MSubs bin metre derinlikteki insansız su araçları ve Kea yüksek irtifa güneş uçağı gibi partnerler farklı cephelerden deniyor. Bu sevkiyat ve test kapsamı interestingengineering.com kaynağından elde edilmiştir ve iletişimin gözetleme keşif ile güç sistemlerini kapsayan geniş programlara kapı araladığı bağımsız haberle desteklenmektedir.

Önce gökyüzü, sonra otomobil

Fiyat henüz açıklanmadı ve küçük adette üretilen hiçbir hücre ucuz olmuyor; şirket gerçek seri üretim için ciddi yatırım gerektiğini açık söylüyor. Havacılıkta ağırlık ömürden önce geliyor ve drone pilleri zaten birkaç yüz döngüde yenilenebilir sarf sayılıyor. Oysa tipik aile otomobili bataryası bu drone paketlerinden yaklaşık 200 tanesine bedel enerjiyi on yıldan uzun süre taşımak zorunda. İki paket ve daha verimli güneş hücreleriyle Pegasus ekibi 5 ila 8 saat havada kalıp 250 kilometre devriye hesabı yapıyor; yangın gözcülüğü ve hat denetimi gibi görevler ilk adaylar.