简述无人机锂离子电池的发展

1通用化

通用化的聚合物锂离子电池具有上述聚合物锂离子电池满足重要性能等，能够适用于不同重量级的无人机。无人机常用的电池为T型聚合物锂离子电池，一端动力线转接公母头（一般用XT60）对接进行能量输出。另一端信号线通常采用电压检测器等设备检测

通用化聚合物锂离子电池是无人机低成本的动力解决方法，但是会带来诸多问题，例如，第一，无法实时监测电池的电量，会有摔机的风险。第二，没有完善的充电管理，以及放电管理，充放电完成后要用电压检测器对电池进行检测。第三，无法解决过放电问题。第四，由于经常使用插头连接，无法解决插头老化问题，第四，电池易燃易爆，存在很大的安全隐患。第五，回收不便，锂离子电池对环境污染大。第五，电池本身能量密度低，不能满足无人机长航时的迫切需求。第六，拆装不方便，无人机更换电池频率高，影响用户体验等。

2智能化

智能化聚合物锂电重要是直击上述通用聚合物锂离子电池使用痛点，进行了优化设计，结合无人机飞控系统和优化电池管理系统，对电池实现智能化管理和控制。在电池结构上，首先，选用ABS+PC防火材料，提高电池的防护等级。其次，快速充电口一体化设计，同时新增电源控制开关，体现操作的便捷性，再次，电池头部的卡扣设计，便于快速拆卸。最后，兼顾电池外观造型，实现智能电池产品化。

在硬件上，给电池配上BMS电池管理系统（BatteryManagementSystem，缩写BMS）。BMS是连接无人机动力锂电池和电动无人机的重要纽带。BMS用于监测并指示电池，电容状况（电压、温度、电流、剩余能量），在异常情况下向用户发出报警信号（声光），严重时根据制定的控制策略切断电力传送链路，以保护电池从而延长电池使用寿命。

BMS由终端模块、中央处理模块和显示模块3大部分组成。终端模块负责测量电池电压及温度、均衡电池能量，电流采样和SOC计算，出现各类报警数据，控制充放电电路；显示模块负责显示电池的数据，给出声光报警，记录数据等。当系统电池总数较少时，中央处理模块可以和终端模块合并组成集成BMS系统以节省成本。

在上述硬件和结构基础上，通过软件算法，实现对智能锂离子电池的状态进行实时监测。智能化锂离子电池的缺点是，市场版本众多，电池的不兼容。智能化锂离子电池标准化是一个急需解决的问题。

3固态化

锂离子电池固体化发展重要是解决通用型锂离子电池本身的安全隐患，绿色环保，低能量密度等问题，现有的液态锂离子电池能量密度普遍仅有130-160Wh/kg，天花板在300Wh/kg左右。并且存在充电耗时长，安全性较低的劣势。而固态锂离子电池的能量密度则会高很多，全固态锂离子电池的能量密度最高潜力达900Wh/kg，并且结构更加安全，所以它一度被认为是理想的无人机动力锂电池。

工作原理上，固态锂离子电池和传统的锂离子电池并无差别。电池的两端为电池的正负两极，中间为液态电解质。锂离子通过电解质在两端来回运动，完成电池的充放电过程。重要差别是固态锂离子电池只不过其电解质为固态。固体锂离子电池具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。

固态锂离子电池有很多优势，发展前景广阔。其中，两个最明显的优势就是能量密度更高，运行更安全。使用了全固态电解质后，锂离子电池可以不必使用嵌锂的石墨负极，而是直接使用金属锂来做负极，这样可以大大减轻负极材料的用量，使得整个电池的能量密度有明显提高。现在许多实验室中，都已经可以小规模批量试制出能量密度为300-400Wh/kg的全固态电池。固态电池在大电流下工作不会因出现锂枝晶而刺破隔膜导致短路，不会在高温下发生副反应，不会因出现气体而发生燃烧。

2020年前采用高镍正极+准固态电解质+硅碳负极实现300Wh/Kg，2025年前采用富锂正极+全固态电解质+硅碳/锂金属负极电池实现400Wh/Kg，2030年前燃料/锂硫/空气电池实现500Wh/Kg。