¿Cuánto duran las baterías de estado sólido?

¿Cuánto duran las baterías de estado sólido? 

Una respuesta realista para los operadores de vehículos aéreos no tripulados

El recuento de ciclos es el número con el que lideran la mayoría de los fabricantes de baterías. 700 ciclos. 800 ciclos. A veces más. Para los operadores de vehículos aéreos no tripulados que intentan planificar presupuestos de reemplazo y cronogramas de gestión de flotas, esa cifra es útil pero incompleta. Lo que realmente importa es cómo esos ciclos se traducen en tiempo calendario y si la batería sobrevivirá tanto tiempo incluso si no la usas con tanta intensidad.

Aquí tienes una imagen más completa debatería de estado sólidovida útil para operaciones comerciales de vehículos aéreos no tripulados.

Vida cíclica frente a vida calendario: dos relojes diferentes

Cada batería funciona con 2 relojes simultáneamente. El primero es el recuento de ciclos: cuántas veces se ha cargado y descargado por completo. El segundo es la edad calendario: cuánto tiempo ha existido, independientemente de cuánto se haya utilizado.

Ambos importan. Una batería de estado sólido de un UAV con capacidad para 800 ciclos aún experimenta envejecimiento natural incluso cuando se almacena. Los materiales de los electrodos reaccionan lentamente con el electrolito. El litio migra en pequeñas cantidades incluso sin que fluya corriente. La batería que se almacena durante 3 años y luego se pone en servicio no funcionará de manera idéntica a una almacenada durante 3 meses.

Las baterías de estado sólido tienen una ventaja en ambos relojes en comparación con los paquetes de LiPo convencionales, pero la ventaja es más pronunciada en el reloj de ciclo que en el reloj de calendario.

Ciclo de vida en condiciones reales de funcionamiento del UAV

Las cifras de 600 a 900 ciclos citadas para las baterías comerciales de UAV de estado sólido representan una retención de capacidad superior al 80% en condiciones de prueba estandarizadas. En operaciones de campo reales, el alcance varía según la intensidad con la que se trabaja la batería.

Una estimación conservadora para las baterías de estado sólido de los UAV en operaciones comerciales típicas (tasas de descarga moderadas, gestión razonable de la temperatura, almacenamiento con carga parcial entre misiones) sitúa el ciclo de vida práctico entre 700 y 850 ciclos antes de que la retención de capacidad caiga por debajo de los umbrales operativamente útiles para la mayoría de los perfiles de misión.

Lo que esto significa en años calendario depende completamente de la frecuencia del ciclo de su operación:

Un avión que realiza 2 misiones diarias, 5 días a la semana, 50 semanas al año, completa aproximadamente 500 ciclos al año. Con 750 ciclos utilizables, ese paquete dura aproximadamente 18 meses antes de ser reemplazado.

Un avión que realiza una misión diaria con el mismo programa completa 250 ciclos al año, alcanzando la misma marca de 750 ciclos aproximadamente en 3 años.

Una batería en funcionamiento estacional (200 ciclos durante una temporada activa de 6 meses) podría alcanzar su límite de ciclos en la marca de 3 a 4 años, pero el envejecimiento calendario comenzará a afectar el rendimiento antes de esa fecha.

Vida útil de almacenamiento y envejecimiento calendario

Las baterías de estado sólido almacenadas se degradan más lentamente que los paquetes de LiPo en condiciones equivalentes. La reactividad reducida de los electrolitos que proporciona a las baterías de estado sólido un mejor ciclo de vida también ralentiza el proceso de envejecimiento calendario, pero no lo detiene.

Una expectativa razonable para las baterías de UAV de estado sólido en condiciones de almacenamiento adecuadas (carga parcial (40 a 60%), temperatura estable entre 60 y 75°F, ambiente seco) es de 3 a 5 años de vida útil de almacenamiento antes de que la degradación de la capacidad se vuelva operativamente significativa. Esto se compara favorablemente con los paquetes de LiPo, donde es más común una vida útil de almacenamiento de 2 a 3 años en condiciones cuidadosas.

Para operaciones estacionales o inventario de baterías de respaldo, esa estabilidad de almacenamiento extendida es una ventaja operativa significativa más allá de lo que capturan los números del ciclo de vida.

Lo que acorta la vida útil más rápido de lo esperado

Ambos relojes funcionan más rápido bajo condiciones específicas que controlan los operadores de UAV:

El funcionamiento o almacenamiento a alta temperatura acelera el envejecimiento del calendario independientemente del número de ciclos. La descarga profunda constante por debajo del 20% de carga restante acelera el envejecimiento del ciclo más rápido que los perfiles de descarga moderada. La carga rápida y frecuente a velocidades de carga máximas nominales sin control de temperatura hace que ambos relojes avancen simultáneamente.

Las baterías de estado sólido toleran estas condiciones mejor que sus equivalentes de LiPo, pero tolerar no es lo mismo que inmune. La ventaja de rendimiento se reduce cuando las condiciones de funcionamiento son consistentemente malas.

Planificación del reemplazo de baterías para flotas de vehículos aéreos no tripulados

Para los operadores comerciales que elaboran presupuestos anuales de baterías: la frecuencia del ciclo determina los intervalos de reemplazo con mayor precisión que el tiempo calendario para flotas de alta utilización. Para flotas de baja utilización y operaciones estacionales, el envejecimiento calendario se convierte en una limitación paralela que vale la pena tener en cuenta junto con el recuento de ciclos.

BATERÍA ZYEBproporciona datos de retención de ciclo de vida y orientación sobre la vida de almacenamiento para baterías UAV de iones de litio de estado sólido y de polímero de litio de alto rendimiento, porque la planificación de reemplazo funciona mejor cuando ambos relojes están visibles, no solo el recuento de ciclos en la hoja de especificaciones.