Μπαταρίες Solid-State: The Game-Changer που τροφοδοτεί τα drones επόμενης γενιάς

Εάν έχετε επισκεφτεί γεωργικές εκτάσεις στα Μεσοδυτικά, πιθανότατα έχετε δει drones να γλιστρούν πάνω από χωράφια με καλαμπόκι, να ψεκάζουν λίπασμα με ακριβή ακρίβεια. Αυτές οι στιγμές δεν είναι απλώς εντυπωσιακές επιδείξεις τεχνολογίας. Είναι σημάδια για το πώς τα drones έχουν γίνει απαραίτητα σε εργασίες παράδοσης, γεωργίας, άμυνας και περιβάλλοντος. Αλλά εδώ είναι το αλιευτικό που ακούμε για ασταμάτητα από τους πελάτες μας: οι μπαταρίες τους εμποδίζουν.

Ας το αναλύσουμε. Αυτήν τη στιγμή, σχεδόν κάθε εμπορικό drone λειτουργεί με μπαταρίες ιόντων λιθίου. Σίγουρα, αυτές οι μπαταρίες έχουν βελτιωθεί με τα χρόνια - έχουμε δει τους χρόνους πτήσης να αυξάνονται από 20 λεπτά σε 60 λεπτά για ορισμένα μοντέλα και η ταχύτερη φόρτιση έχει μειώσει το χρόνο διακοπής λειτουργίας. Αλλά μιλήστε με οποιονδήποτε χειριστή drone και θα σας πουν τις ίδιες απογοητεύσεις: ένα drone παράδοσης μπορεί να χρειαστεί να επιστρέψει στη μέση της διαδρομής επειδή η μπαταρία του εξαντλείται πολύ γρήγορα. Ένας αγρότης στη Βόρεια Ντακότα δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει το drone παρακολούθησης καλλιεργειών τον Ιανουάριο επειδή ο κρύος καιρός σκοτώνει το φορτίο ιόντων λιθίου. Μια ομάδα ασφαλείας που αναπτύσσει drones κοντά σε μια μονάδα παραγωγής ενέργειας ανησυχεί για πυρκαγιές μπαταριών - ο εύφλεκτος υγρός ηλεκτρολύτης του ιόντος λιθίου αποτελεί πραγματικό κίνδυνο σε ευαίσθητες περιοχές. Αυτά δεν είναι μικρά προβλήματα. είναι όρια που εμποδίζουν τα drones να αξιοποιήσουν πλήρως τις δυνατότητές τους.

εκεί είναι πουμπαταρίες στερεάς κατάστασηςμπείτε - και ειλικρινά, δεν είναι απλώς μια αναβάθμιση. Είναι μια πλήρης επανεξέταση του τρόπου με τον οποίο τροφοδοτούμε τα drones. Η διαφορά είναι απλή αλλά τεράστια: αντί για τον υγρό ηλεκτρολύτη στις μπαταρίες ιόντων λιθίου, οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης χρησιμοποιούν ένα στερεό υλικό (σκεφτείτε κεραμικά ή πολυμερή σύνθετα υλικά). Από ό,τι έχουμε δει σε δοκιμές με κατασκευαστές και πελάτες, αυτή η μικροσκοπική αλλαγή διορθώνει σχεδόν κάθε σημείο πόνου που δημιουργεί τα ιόντα λιθίου.

Ας ξεκινήσουμε με το μεγάλο: χρόνο και εμβέλεια πτήσης. Το περασμένο τρίμηνο, συνεργαστήκαμε με μια εταιρεία παράδοσης drone στην Καλιφόρνια για να δοκιμάσουμε μπαταρίες στερεάς κατάστασης. Η παλιά τους διάταξη ιόντων λιθίου επέτρεπε τα drones τους να πετούν 15 μίλια μετ' επιστροφής, μεταφέροντας ένα πακέτο 3 λιβρών. Με το νέομπαταρίες στερεάς κατάστασης? Έκαναν 28 μίλια μετ' επιστροφής - και μπορούσαν να μεταφέρουν επιπλέον 1,5 κιλά. Για τις δραστηριότητές τους, αυτό σήμαινε ότι κάλυπταν δύο ακόμη γειτονιές ανά drone την ημέρα, χωρίς να χρειάζονταν επιπλέον πτήσεις. Για έναν πελάτη επιτήρησης που εργάζεται σε περιπολία στα σύνορα, αυτό μεταφράζεται σε μη επανδρωμένα αεροσκάφη που μένουν αερομεταφερόμενα για 2,5 ώρες αντί για 1 ώρα—αρκετά για την παρακολούθηση μιας έκτασης 40 μιλίων χωρίς επιστροφή στη βάση. Αυτό δεν είναι σταδιακή βελτίωση. αυτό είναι μια πλήρης αλλαγή στο τι μπορούν να επιτύχουν οι ομάδες τους.

Η ασφάλεια είναι ένα άλλο αδιαπραγμάτευτο, ειδικά για drones που πετούν πάνω από πόλεις ή κοντά σε κρίσιμες υποδομές. Κάναμε μια μικρή εσωτερική δοκιμή νωρίτερα φέτος για να αποδείξουμε το νόημα: εκθέσαμε μια μπαταρία ιόντων λιθίου και μια μπαταρία στερεάς κατάστασης στις ίδιες συνθήκες—θερμότητα 60°C, μια μικρή πρόσκρουση (μιμούμενη μια μικρή σύγκρουση). Η μπαταρία ιόντων λιθίου διογκώθηκε και διέρρευσε υγρό μέσα σε 30 λεπτά. Η στερεάς κατάστασης; Ούτε καν ζεστάθηκε. Ένας πελάτης που διαχειρίζεται την ασφάλεια των αεροδρομίων για αεροδρόμια μας είπε ότι αυτό αλλάζει το παιχνίδι - χρειάστηκε να προσγειώσουν τα drones στο παρελθόν λόγω φοβιών υπερθέρμανσης ιόντων λιθίου, αλλά η στερεά κατάσταση εξαλείφει πλήρως αυτόν τον κίνδυνο.

Έπειτα, υπάρχει ο παράγοντας κόστους—κάτι που ενδιαφέρει κάθε επιχείρηση. Ένας πελάτης φάρμας στην Αϊόβα υπολόγισε ότι αντικαθιστούσαν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου τους για drone κάθε 8 μήνες, κοστίζοντας περίπου \(1.800 ετησίως ανά drone. Μπαταρίες στερεάς κατάστασης; Ο κατασκευαστής εκτιμά ότι θα διαρκέσουν 3 χρόνια. Κάντε το μαθηματικό: αυτό μειώνει το ετήσιο κόστος της μπαταρίας τους σε \)600. Και χρόνος φόρτισης; Οι παλιές τους μπαταρίες ιόντων λιθίου χρειάστηκαν 1,5 ώρα για να φορτιστούν πλήρως. οι στερεάς κατάστασης έφτασαν το 80% σε 40 λεπτά. Κατά τη διάρκεια της περιόδου φύτευσης, όταν χρησιμοποιούν κηφήνες από την αυγή μέχρι το σούρουπο, αυτός ο επιπλέον χρόνος προσθέτει έως και 2 ακόμη κύκλους πτήσης την ημέρα — καλύπτοντας 50 επιπλέον στρέμματα καλαμποκιού.

Επίσης, δεν μπορούμε να αγνοήσουμε τις ακραίες συνθήκες - κάτι που οι περιβαλλοντικοί πελάτες μας αναφέρουν συνεχώς. Τον περασμένο μήνα, βοηθήσαμε μια ερευνητική ομάδα να αναπτύξει drones στην Αλάσκα για την παρακολούθηση πληθυσμών αλεπούδων της Αρκτικής. Οι θερμοκρασίες εκεί πέφτουν στους -30°C και οι μπαταρίες ιόντων λιθίου θα πέθαιναν μέσα σε 45 λεπτά. Με μπαταρίες στερεάς κατάστασης; Τα drones πέταξαν για 2 ώρες συνεχόμενα, στέλνοντας πίσω καθαρά πλάνα από τα κρησφύγετα των αλεπούδων. Το ίδιο ισχύει και για την εργασία στην έρημο: ένας πελάτης στην Αριζόνα χρησιμοποιεί drones για να παρακολουθεί τις πυρκαγιές και σε θερμότητα 100°F, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου θα έχαναν το 30% του φορτίου τους σε 10 λεπτά. Στερεά κατάσταση; Διατηρούνται σταθερά - ακόμα και μετά από ώρες στον ήλιο.

Η βιωσιμότητα είναι μια άλλη νίκη που δεν παίρνουμε χαμπάρι. Όλο και περισσότεροι από τους πελάτες μας ρωτούν για τους στόχους ESG και οι μπαταρίες στερεάς κατάστασης επιλέγουν ένα μεγάλο πλαίσιο εδώ. Χρησιμοποιούν 70% λιγότερο κοβάλτιο από τις μπαταρίες ιόντων λιθίου - η εξόρυξη κοβαλτίου είναι εμφανώς επιβλαβής τόσο για το περιβάλλον όσο και για τις τοπικές κοινωνίες. Επιπλέον, η ομάδα αειφορίας μας συγκέντρωσε τους αριθμούς: το συνολικό αποτύπωμα άνθρακα μιας μπαταρίας στερεάς κατάστασης (από την παραγωγή έως την απόρριψη) είναι 45% χαμηλότερο από το ιόν λιθίου. Για μια εταιρεία παράδοσης που στοχεύει να είναι ουδέτερη ως προς τον άνθρακα έως το 2030, αυτό είναι ένα τεράστιο βήμα προς τα εμπρός.