Baterii cu stare solidă: un schimbător de jocuri care alimentează dronele de nouă generație

dacă ați vizitat terenuri agricole din Vestul Mijlociu, probabil că ați văzut drone alunecând peste lanurile de porumb, stropind îngrășământ cu o precizie maximă. Aceste momente nu sunt doar demonstrații tehnologice cool; sunt semne ale modului în care dronele au devenit indispensabile pentru livrarea, agricultura, apărarea și munca de mediu. Dar iată despre care auzim non-stop de la clienții noștri: bateriile îi rețin.

Să-l descompunem. În prezent, aproape fiecare dronă comercială funcționează cu baterii litiu-ion. Sigur, acele baterii s-au îmbunătățit de-a lungul anilor – am văzut timpii de zbor trecând de la 20 de minute la 60 de minute pentru unele modele, iar încărcarea mai rapidă a redus timpul de nefuncționare. Dar discutați cu orice operator de dronă și vă vor spune aceleași frustrări: o dronă de livrare ar putea fi nevoită să se întoarcă la mijlocul traseului, deoarece bateria sa se consumă prea repede. Un fermier din Dakota de Nord nu își poate folosi drona de monitorizare a culturilor în ianuarie, deoarece vremea rece distruge încărcătura cu ioni de litiu. O echipă de securitate care desfășoară drone în apropierea unei centrale electrice se îngrijorează de incendiile bateriilor – electrolitul lichid inflamabil al li-ionului reprezintă un risc real în zonele sensibile. Acestea nu sunt probleme mici; sunt limite care împiedică dronele să-și atingă potențialul maxim.

Acolobaterii cu stare solidăintră – și sincer, nu sunt doar un upgrade. Sunt o regândire completă a modului în care propulsăm dronele. Diferența este simplă, dar uriașă: în loc de electrolitul lichid din bateriile litiu-ion, cele cu stare solidă folosesc un material solid (gândiți-vă la ceramică sau compozite polimerice). Din ceea ce am văzut în testele cu producători și clienți, această schimbare minuscul repară aproape fiecare punct dureros creat de litiu-ion.

Să începem cu cel mare: timpul de zbor și raza de acțiune. Trimestrul trecut, am lucrat cu o companie de livrare de drone din California pentru a testa bateriile cu stare solidă. Vechea lor configurație cu litiu-ion le-a permis dronelor să zboare 15 mile dus-întors, purtând un pachet de 3 lire sterline. Cu noulbaterii cu stare solidă? Au atins 48 de mile dus-întors și ar putea transporta 1,5 kilograme în plus. Pentru operațiunile lor, asta însemna acoperirea a încă două cartiere pe dronă pe zi, fără a fi necesare zboruri suplimentare. Pentru un client de supraveghere care lucrează la patrula de frontieră, acest lucru se traduce prin dronele care stau în aer timp de 2,5 ore în loc de 1 oră - suficient pentru a monitoriza o porțiune de 40 de mile fără a se întoarce la bază. Aceasta nu este o îmbunătățire progresivă; aceasta este o schimbare completă a ceea ce echipele lor pot realiza.

Siguranța este un alt nenegociabil, în special pentru dronele care zboară deasupra orașelor sau în apropierea infrastructurii critice. Am făcut un mic test intern la începutul acestui an pentru a dovedi ideea: am expus o baterie litiu-ion și o baterie cu stare solidă la aceleași condiții – căldură de 60°C, un impact mic (imitând un accident minor). Bateria litiu-ion s-a umflat și a scurs lichid în 30 de minute. Cel cu stare solidă? Nici măcar nu s-a încălzit. Un client care gestionează securitatea dronelor pentru aeroporturi ne-a spus că acest lucru schimbă jocul - au fost nevoiți să lepădă drone înainte din cauza înfricoșării supraîncălzirii li-ionului, dar starea solidă elimină complet acest risc.

Apoi mai este factorul cost - ceva la care ține orice afacere. Un client de fermă din Iowa a calculat că își înlocuiau bateriile de drone cu litiu-ion la fiecare 8 luni, costându-le aproximativ \(1.800 pe an per dronă. Baterii cu stare solidă? Producătorul estimează că vor dura 3 ani. Faceți calculul: asta le reduce costul anual al bateriei la \)600. Și timpul de încărcare? Bateriile lor vechi li-ion au durat 1,5 ore pentru a se încărca complet; cele solide au ajuns la 80% în 40 de minute. În timpul sezonului de plantare, când rulează drone din zori până la amurg, acest timp suplimentar adaugă încă 2 cicluri de zbor pe zi, acoperind încă 50 de acri de porumb.

De asemenea, nu putem ignora condițiile extreme - ceva pe care clienții noștri de mediu îl ridică tot timpul. Luna trecută, am ajutat o echipă de cercetare să implementeze drone în Alaska pentru a urmări populațiile de vulpi arctice. Temperaturile de acolo scad la -30°C, iar bateriile cu litiu-ion ar muri în 45 de minute. Cu baterii cu stare solidă? Dronele au zburat timp de 2 ore consecutiv, trimițând înapoi imagini clare ale bârlogurilor vulpii. Același lucru este valabil și pentru munca în deșert: un client din Arizona folosește drone pentru a monitoriza incendiile, iar la 100°F căldură, bateriile li-ion și-ar pierde 30% din încărcare în 10 minute. Stare solidă? Ele se mențin neclintite, chiar și după ore la soare.

Sustenabilitatea este o altă victorie pe care nu o luăm cu ușurință. Din ce în ce mai mulți dintre clienții noștri întreabă despre obiectivele ESG, iar bateriile cu stare solidă bifează o casetă mare aici. Folosesc cu 70% mai puțin cobalt decât bateriile cu litiu-ion – exploatarea cobaltului este notoriu dăunătoare atât pentru mediu, cât și pentru comunitățile locale. În plus, echipa noastră de sustenabilitate a analizat cifrele: amprenta totală de carbon a unei baterii cu stare solidă (de la producție până la eliminare) este cu 45% mai mică decât li-ion. Pentru o companie de livrare care își propune să fie neutră din punct de vedere al emisiilor de carbon până în 2030, acesta este un pas masiv înainte.