Твердотільні батареї: зміна правил, які живлять дрони наступного покоління

якщо ви відвідували сільськогосподарські угіддя на Середньому Заході, ви, напевно, бачили дрони, що літають над кукурудзяними полями, розпилюючи добрива з високою точністю. Ці моменти — це не просто круті технічні демонстрації; вони є ознаками того, що дрони стали незамінними для доставки, сільського господарства, оборони та охорони навколишнього середовища. Але ось про яку заковику ми чуємо безперервно від наших клієнтів: батареї затримують їх.

Давайте розберемо це. Зараз майже кожен комерційний дрон працює на літій-іонних акумуляторах. Звичайно, з роками ці батареї стали кращими — ми спостерігали, як час польоту збільшувався з 20 хвилин до 60 хвилин для деяких моделей, а швидше заряджання скоротило час простою. Але поговоріть з будь-яким оператором дрона, і він скаже вам те саме розчарування: дрону доставки, можливо, доведеться повернути назад на середині маршруту, тому що його акумулятор надто швидко розряджається. Фермер із Північної Дакоти не може використовувати свій дрон для моніторингу врожаю в січні, тому що холодна погода вбиває літій-іонний заряд. Команда безпеки, яка розміщує безпілотники поблизу електростанції, турбується про пожежу акумулятора — легкозаймистий рідкий електроліт літій-іонного типу є реальною небезпекою у чутливих зонах. Це не маленькі проблеми; це обмеження, які заважають дронам повністю розкрити свій потенціал.

Ось детвердотільні батареїзаходьте — і, чесно кажучи, це не просто оновлення. Вони повністю переосмислюють те, як ми живимо дрони. Різниця проста, але величезна: замість рідкого електроліту в літій-іонних батареях твердотільні батареї використовують твердий матеріал (наприклад, кераміку або полімерні композити). Судячи з того, що ми бачили під час тестування з виробниками та клієнтами, цей крихітний зсув виправляє майже всі проблеми, які створює літій-іон.

Почнемо з великого: часу польоту та дальності. Минулого кварталу ми працювали з компанією з доставки дронів у Каліфорнії, щоб перевірити твердотільні батареї. Їхня стара літій-іонна установка дозволяла їхнім дронам літати 15 миль туди й назад, несучи пакет вагою 3 фунти. З новимтвердотільні батареї? Вони долали 28 миль туди-назад і могли нести додаткові 1,5 фунта. Для їхніх операцій це означало охоплення ще двох мікрорайонів одним безпілотником на день, без додаткових польотів. Для клієнта зі спостереження, який працює на прикордонному патрулі, це означає, що дрони залишаються в повітрі 2,5 години замість 1 години — цього достатньо, щоб контролювати ділянку довжиною 40 миль без повернення на базу. Це не поступове вдосконалення; це повна зміна того, чого можуть досягти їхні команди.

Безпека — це ще один предмет обговорення, особливо для дронів, які літають над містами або поблизу критичної інфраструктури. На початку цього року ми провели невеликий власний тест, щоб підтвердити це: літій-іонну та твердотільну батарею ми виставили в однакові умови — температура 60 °C, невеликий удар (імітація незначної аварії). Літій-іонна батарея роздулася і витікала рідина протягом 30 хвилин. Твердотільний? Навіть не нагрілося. Клієнт, який керує безпілотними літальними апаратами в аеропортах, сказав нам, що це кардинально змінило правила — раніше їм доводилося приземляти безпілотники через побоювання перегріву літій-іонних літій-іонів, але твердотільні моделі повністю усувають цей ризик.

Крім того, є фактор вартості — те, про що піклується кожна компанія. Клієнт ферми в Айові підрахував, що вони замінюють свої літій-іонні батареї для дронів кожні 8 місяців, що коштує їм близько \(1800 на рік на дрон. Твердотільні батареї? За оцінками виробника, вони триватимуть 3 роки. Порахуйте: це скорочує їхню річну вартість батареї до \)600. А час зарядки? Їх старим літій-іонним батареям потрібно було 1,5 години, щоб повністю зарядитися; твердотільні досягають 80% за 40 хвилин. Під час сезону посіву, коли вони запускають безпілотники від світанку до заходу, цей додатковий час додає ще 2 цикли польоту на день, охоплюючи більше 50 акрів кукурудзи.

Ми також не можемо ігнорувати екстремальні умови — те, про що наші екологічні клієнти постійно згадують. Минулого місяця ми допомогли дослідницькій групі розгорнути дрони на Алясці для відстеження популяції песця. Температура там падає до -30°C, а літій-іонні акумулятори розряджаються протягом 45 хвилин. З твердотільними батареями? Безпілотники літали 2 години поспіль, надсилаючи чіткі кадри лисячих лігвищ. Те ж саме стосується роботи в пустелі: клієнт в Арізоні використовує дрони для спостереження за лісовими пожежами, і за температури 100°F їхні літій-іонні батареї втратять 30% свого заряду за 10 хвилин. Твердотільний? Вони тримаються стабільно навіть після кількох годин на сонці.

Стійкість — це ще одна перемога, яку ми не сприймаємо легковажно. Все більше наших клієнтів запитують про цілі ESG, і твердотільні батареї відзначають тут велику галочку. Вони використовують на 70% менше кобальту, ніж літій-іонні батареї — відомо, що видобуток кобальту завдає шкоди як навколишньому середовищу, так і місцевим громадам. Крім того, наша команда з питань сталого розвитку підвела цифри: загальний вуглецевий слід твердотільної батареї (від виробництва до утилізації) на 45% нижчий, ніж літій-іонної. Для компанії-доставника, яка прагне стати вуглецево-нейтральною до 2030 року, це величезний крок вперед.