Ob Sie ein Drohnen-Enthusiast sind, der filmische Luftaufnahmen macht, oder ein Ingenieur sind, der industrielle UAVs für die Landwirtschaft oder Inspektion entwickelt, eine Komponente bestimmt letztendlich Ihre Flugleistung: die Batterie.

Für Drohnen ist die Batterie mehr als nur eine Stromquelle – sie ist das Herzstück des gesamten Systems . Flugzeit, Nutzlastkapazität, Sicherheit und Zuverlässigkeit hängen von der verwendeten Batterietechnologie ab.

Heute dominieren zwei Batterieformate die UAV-Branche:

• 21700 zylindrische Lithium-Ionen-Zellen

• Pouch-Zellen (einschließlich LiPo und neuer halbfester Batterien)

Beide Technologien werden häufig in Akkupacks für Drohnen eingesetzt, sie bedienen jedoch unterschiedliche Designphilosophien. Das Verständnis der Unterschiede kann Ingenieuren und Heimwerkern bei der Auswahl der richtigen Lösung helfen.

Lassen Sie uns untersuchen, wie sich diese Batterietypen vergleichen lassen.

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1. Leichte Ausdauer: Batterien für Kamera- und Verbraucherdrohnen

Bei Luftbilddrohnen und leichten UAVs sind die primären Designziele in der Regel:

• hohe Energiedichte

• geringes Gewicht

• lange Flugzeit

In der Vergangenheit verwendeten viele Verbraucherdrohnen Lithium-Polymer-Pouchzellen (LiPo) . Diese Batterien bieten mehrere Vorteile:

Flexible Form

Im Gegensatz zu zylindrischen Zellen haben Pouch-Zellen kein starres Metallgehäuse. Dadurch können Hersteller dünne, kompakte Akkupacks entwerfen, die perfekt zur internen Struktur der Drohne passen.

Aus diesem Grund verwenden viele High-End-Verbraucherdrohnen speziell geformte Beutelbatterien.

Hohe Entladungsfähigkeit

Drohnenmotoren erfordern häufig plötzliche Leistungsstöße , insbesondere beim Start oder bei der Stabilisierung bei starkem Wind. LiPo-Pouchzellen sind in der Lage, hohe Entladeraten zu erreichen , wodurch sie sich gut für dynamische Flugbedingungen eignen.

In den letzten Jahren haben jedoch 21700 zylindrische Lithium-Ionen-Zellen in der Drohnenindustrie zunehmend an Aufmerksamkeit gewonnen.

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2. Der Aufstieg von 21700 zylindrischen Zellen im UAV-Design

Das Zellenformat 21700 bezieht sich auf eine zylindrische Batterie mit einem Durchmesser von 21 mm und einer Höhe von 70 mm . Sie ist größer als die herkömmliche 18650 Zelle und bietet mehrere Leistungsverbesserungen.

Höhere Energiedichte

Moderne 21700-Zellen können erreichen eine sehr hohe Energiedichte , sodass bei gleichem Gewicht mehr Energie gespeichert werden kann.

Beispielsweise können leistungsstarke 21700-Zellen 300–420 Wh/kg erreichen , wodurch Drohnen ihre Flugzeit deutlich verlängern können.

Bei einigen Anwendungen hat sich dadurch die Ausdauer von 20 Minuten auf 40–45 Minuten erhöht.

Längere Lebensdauer

Im Vergleich zu LiPo-Akkus mit hoher Entladung, die in RC-Anwendungen verwendet werden, bieten zylindrische Lithium-Ionen-Zellen häufig eine längere Lebensdauer , was die Austauschkosten für häufige Drohnenbetreiber senkt.

Bessere mechanische Stabilität

Zylindrische Zellen verfügen über starre Metallgehäuse, die einen besseren mechanischen Schutz und strukturelle Integrität bieten , was in rauen Umgebungen von Vorteil sein kann.

Allerdings bringen sie auch einige Designeinschränkungen mit sich.

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3. Die entscheidende Einschränkung zylindrischer Zellen in Drohnenbatterien

Trotz ihrer Vorteile haben zylindrische Zellen wie sie 21700 einen grundlegenden Nachteil für das Drohnendesign.

Feste Geometrie

Zylindrische Zellen haben eine feste Form, was ihre effiziente Anordnung in kompakten Drohnenrahmen einschränkt.

Im Vergleich zu Pouchzellen:

• zylindrische Zellen schaffen ungenutzte Lücken

• Akkupacks werden sperriger

• Strukturelle Integration wird komplexer

Bei Drohnen, bei denen es auf jedes Gramm und jeden Millimeter ankommt , kann dies die Gesamtsystemeffizienz beeinträchtigen.

Dies ist ein Grund, warum viele moderne UAV-Akkupacks – insbesondere in Hochleistungsdrohnen – weiterhin auf Pouch-Zellen-Architekturen setzen.

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4. Industrielle und landwirtschaftliche Drohnen: Leistung und hohe Entladung

Industrielle UAVs wie landwirtschaftliche Sprühdrohnen arbeiten im Vergleich zu Verbraucherdrohnen unter ganz anderen Bedingungen.

Anstelle des Leichtbaus legen diese Drohnen Wert auf:

• extrem hoher Entladestrom

• Hochspannungsbatteriesysteme

• Hebefähigkeit für schwere Nutzlasten

Landwirtschaftliche Drohnen befördern oft 10–30 Liter flüssige Nutzlast , was große Mehrrotorsysteme mit erheblicher Motorleistung erfordert.

Während des Starts müssen Batteriepakete möglicherweise sofort Hunderte Ampere Strom liefern.

Aus diesem Grund sind Beutelbatterien mit hoher Entladung (LiPo) nach wie vor die vorherrschende Wahl bei landwirtschaftlichen UAVs.

Diese Batteriesysteme werden häufig wie folgt konfiguriert:

• 6S (22,2 V)

• 12S (44,4V)

• oder noch höhere Spannungskonfigurationen

Hochleistungs-Pouchzellen können die zum Heben schwerer Lasten erforderliche Stoßleistung bereitstellen , die zylindrische Zellen ohne große parallele Konfigurationen manchmal nur schwer erreichen können.

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5. Die nächste Generation: Semi-Solid- und Solid-State-Pouch-Zellen

Während 21700- und LiPo-Batterien den heutigen Markt dominieren, entwickelt sich schnell eine neue Technologie: halbfeste und feste Beutelbatterien.

Diese Batterien stellen die nächste große Entwicklung in UAV-Energiesystemen dar.

Höhere Energiedichte

Fortschrittliche halbfeste Pouch-Zellen erreichen bereits 360–500 Wh/kg , deutlich mehr als herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien.

Das bedeutet, dass zukünftige Drohnen Folgendes erreichen können:

• längere Flugzeiten

• höhere Nutzlastkapazität

• leichtere Batteriesysteme

Verbesserte Sicherheit

Herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien basieren auf flüssigen Elektrolyten , die unter extremen Bedingungen ein Brandrisiko darstellen können.

Festkörper- oder halbfeste Batterien ersetzen diesen flüssigen Elektrolyten durch feste oder gelartige Materialien , was die Sicherheit erheblich erhöht.

Dies ist besonders wichtig für den Einsatz von Drohnen:

• über Städten

• in der Nähe von Menschen

• in sensiblen Umgebungen

Bessere Leistung bei niedrigen Temperaturen

Festkörpertechnologien bieten auch eine verbesserte Leistung bei niedrigen Temperaturen und sind daher ideal für Drohnen, die in folgenden Bereichen eingesetzt werden:

• Abbildung

• Inspektion

• Einsätze in großer Höhe

Viele Batteriehersteller entwickeln aktiv beutelbasierte halbfeste UAV-Batterien , da das Beutelformat natürlich mit der Zellchemie der nächsten Generation kompatibel ist.

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6. Welchen Akku sollten Sie also für einen DIY-Drohnenakku wählen?

Es gibt keine allgemeingültige Antwort – die richtige Wahl hängt von Ihrem Drohnendesign ab.

Wählen Sie 21700 Zellen, wenn:

• Sie wollen eine lange Lebensdauer

• Der Drohnenrahmen ermöglicht zylindrische Packungsanordnungen

• moderate Entladungsraten sind akzeptabel

• Sie bevorzugen eine modulare DIY-Montage

Wählen Sie Pouch-Zellen, wenn:

• Sie benötigen maximale Leistung

• Gewicht und Platzeffizienz sind entscheidend

• Die Drohne erfordert benutzerdefinierte Batterieformen

• Sie möchten Zugang zu halbfesten Technologien der nächsten Generation haben

In vielen fortschrittlichen UAV-Systemen werden Pouch-Zellen heute zunehmend zur bevorzugten Architektur . aufgrund ihrer Flexibilität, Leistungsfähigkeit und zukünftigen Kompatibilität mit Festkörperchemie

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Abschluss

Die Drohnentechnologie entwickelt sich rasant weiter, ebenso wie die Batterien, die sie antreiben.

Während 21700-Zylinderzellen eine hervorragende Energiedichte und Haltbarkeit bieten, erweisen sich Pouch-Zellen – insbesondere halbfeste Pouch-Batterien – als die vielversprechendste Lösung für UAV-Stromversorgungssysteme der nächsten Generation.

Für Ingenieure, Drohnenbauer und Batteriepack-Designer ist das Verständnis dieser Technologien für den Bau sichererer, leichterer und langlebigerer Drohnen von entscheidender Bedeutung.

Da sich die Batterieinnovation beschleunigt, wird die Zukunft der UAV-Energiesysteme wahrscheinlich von Hochenergie-Pouchzellen und Festkörperbatterietechnologien geprägt sein.