テスト中のドローン。写真：大連化学物理研究所

Science Direct によると、急速なグローバル化の進展によりエネルギー需要が大幅に増加し、新たなエネルギー源の探索が促進されている。リチウム電池は、今日では、ドローンから電気自動車まで、多くの業界で使用されているエネルギー貯蔵デバイスとして好まれています...

リチウム電池は大きな潜在能力があるにもかかわらず、低温では重大な弱点があります。低温環境で動作する場合、容量、出力電力、サイクル寿命などのリチウム電池の性能指標は大幅に低下します。

研究によると、気温が -40 度以下の環境では、バッテリー容量が 12% 減少する可能性があります。特に、中国の領土の 38% では年間を通じて気温が摂氏マイナス 20 度を下回る可能性があり、これはリチウム電池にとって多くの課題を引き起こします。

科技日報は3月16日、陳忠偉氏率いる大連化学物理研究所の研究チームが中国北東部の黒竜江省溥河市で極低温下で飛行するドローンに搭載されたリチウム電池の試験を行ったと報じた。

試験に使用されたドローンは極低温下でも確実に動作し、極限状況での航空作戦の新たな可能性を切り開いた。バッテリーは-36℃でも安定した性能を維持し、途切れることのない電力供給を保証します。これにより、極地探検、国境警備、災害救助、物流輸送などの重要な用途に有望なソリューションとなります。

テスト飛行中、ドローンは寒冷な天候にもかかわらず安定を保ち、耐久性の期待に応えました。ドローンは、急速な発射、高高度ホバリング、複雑なルートナビゲーションなど、さまざまな基準を無事にクリアしました。さらに、バッテリーは極寒の条件でも容量低下や予期せぬ電力損失がなく、安定した容量を維持します。

極寒環境下でのリチウム電池の劣化を克服するため、大連化学物理研究所の研究チームは電解質の配合を最適化し、陽極材料を変更することで装置を改良し、電池の動作温度範囲を大幅に拡大した。その結果、新しいバッテリーは -40°C ～ 50°C の温度範囲で連続的に電力を供給できるようになります。

さらに、研究者らは、適応型熱管理と低温インピーダンス設計を使用して、バッテリーの寒冷地での動作範囲を改善しました。その結果、-40°C でのバッテリー耐久性の低下は 10% 未満となり、現在の平均である 30 ～ 50% よりも大幅に改善されました。つまり、新しいバッテリーは、ドローンが頻繁に充電する必要なく、寒冷で高度の高い地域でのミッションを完了するのに役立つ可能性があるということです。

陳中衛氏は、研究チームは今後もバッテリー性能の向上と、過酷な環境でのこのデバイスの応用拡大を続けていくと付け加えた。