Твердотельные аккумуляторы: меняющие правила игры дроны нового поколения

Если вы посещали сельскохозяйственные угодья на Среднем Западе, вы, вероятно, видели, как дроны скользят над кукурузными полями и с высокой точностью распыляют удобрения. Эти моменты — не просто крутые технические демонстрации; это признаки того, что дроны стали незаменимы в сфере доставки, сельского хозяйства, обороны и охраны окружающей среды. Но есть одна загвоздка, о которой мы постоянно слышим от наших клиентов: их сдерживают батареи.

Давайте разберемся. Сейчас почти каждый коммерческий дрон работает на литий-ионных батареях. Конечно, с годами эти батареи стали лучше: время полета некоторых моделей увеличилось с 20 до 60 минут, а более быстрая зарядка сократила время простоя. Но поговорите с любым оператором дронов, и они скажут вам то же самое разочарование: дрону-доставщику, возможно, придется повернуть назад на полпути, потому что его батарея разряжается слишком быстро. Фермер в Северной Дакоте не может использовать свой дрон для мониторинга урожая в январе, потому что холодная погода убивает литий-ионный заряд. Группа безопасности, размещающая дроны возле электростанции, беспокоится о возгорании аккумуляторов: легковоспламеняющийся жидкий электролит литий-ионных аккумуляторов представляет собой реальную угрозу в чувствительных зонах. Это не маленькие проблемы; это ограничения, которые мешают дронам полностью раскрыть свой потенциал.

Вот гдетвердотельные батареизаходите — и, честно говоря, это не просто обновление. Это полное переосмысление того, как мы питаем дроны. Разница проста, но огромна: вместо жидкого электролита в литий-ионных батареях в твердотельных используется твердый материал (например, керамика или полимерные композиты). Судя по тому, что мы видели в тестах с производителями и клиентами, это крошечное изменение устраняет почти все болевые точки, которые создает литий-ионный аккумулятор.

Начнем с самого главного: времени и дальности полета. В прошлом квартале мы работали с компанией по доставке дронов в Калифорнии для тестирования твердотельных батарей. Их старая литий-ионная установка позволяла дронам пролетать 15 миль туда и обратно, неся с собой 3-фунтовый груз. С новымтвердотельные батареи? Они преодолели 28 миль туда и обратно и могли нести дополнительные 1,5 фунта. Для их операций это означало покрытие еще двух районов одним дроном в день, без необходимости дополнительных полетов. Для клиента наблюдения, работающего в пограничном патруле, это означает, что дроны остаются в воздухе 2,5 часа вместо 1 часа — этого достаточно, чтобы контролировать участок длиной 40 миль, не возвращаясь на базу. Это не постепенное улучшение; это полный сдвиг в том, чего могут достичь их команды.

Безопасность — еще один непреложный вопрос, особенно для дронов, летающих над городами или вблизи критически важных объектов инфраструктуры. Ранее в этом году мы провели небольшой собственный тест, чтобы доказать это: мы подвергли литий-ионную и твердотельную батарею одинаковым условиям — нагреву до 60°C и небольшому удару (имитирующему небольшую аварию). Литий-ионный аккумулятор раздулся и вытек жидкость в течение 30 минут. Твердотельный? Даже не потеплело. Клиент, который занимается безопасностью дронов в аэропортах, сказал нам, что это меняет правила игры: раньше им приходилось заземлять дроны из-за опасений перегрева литий-ионных аккумуляторов, но твердотельные полностью устраняют этот риск.

Кроме того, есть фактор стоимости, который волнует каждый бизнес. Клиент фермы из Айовы подсчитал, что они заменяют литий-ионные батареи для дронов каждые 8 ​​месяцев, что обходится им примерно в 1800 долларов в год за дрон. Твердотельные батареи? По оценкам производителя, они прослужат 3 года. Посчитайте: это снижает годовую стоимость батареи до 600 долларов. И время зарядки? Их старые литий-ионные батареи полностью заряжались за 1,5 часа; твердотельные достигают 80% за 40 минут. Во время посевного сезона, когда дроны управляются с рассвета до заката, это дополнительное время добавляет до двух дополнительных циклов полета в день, охватывая еще 50 акров кукурузы.

Мы также не можем игнорировать экстремальные условия – о чем постоянно говорят наши клиенты-экологи. В прошлом месяце мы помогли исследовательской группе развернуть дроны на Аляске для отслеживания популяций песца. Температура там опускается до -30°C, а литий-ионные батареи разряжаются в течение 45 минут. С твердотельными аккумуляторами? Дроны летали два часа подряд, присылая четкие кадры лисьих берлог. То же самое касается работы в пустыне: клиент в Аризоне использует дроны для наблюдения за лесными пожарами, а при температуре 100°F их литий-ионные батареи теряют 30% заряда за 10 минут. Твердотельный? Они держатся устойчиво даже после нескольких часов пребывания на солнце.

Устойчивое развитие — еще одна победа, к которой мы не относимся легкомысленно. Все больше и больше наших клиентов задаются вопросом о целях ESG, и твердотельные батареи ставят здесь большой флажок. Они используют на 70% меньше кобальта, чем литий-ионные батареи — добыча кобальта, как известно, вредна как для окружающей среды, так и для местных сообществ. Кроме того, наша команда по устойчивому развитию подсчитала цифры: общий углеродный след твердотельной батареи (от производства до утилизации) на 45 % ниже, чем у литий-ионной. Для компании по доставке, стремящейся к 2030 году стать углеродно-нейтральной, это огромный шаг вперед.