Являются ли твердотельные батареи более безопасными для окружающей среды?

Являются ли твердотельные батареи более безопасными для окружающей среды? Честный взгляд на операторов БПЛА

Экологические заявления в аккумуляторной промышленности вызывают проблемы с доверием. «Зеленые», «устойчивые» и «экологичные» привязываются к продуктам, полная экологическая картина которых значительно сложнее, чем предполагает маркетинг. Любой, кто отвечает за решения о закупках в коммерческой эксплуатации БПЛА, особенно тот, кто имеет требования к отчетности по ESG или обязательствам по устойчивому развитию, заслуживает более полного ответа, чем дает пресс-релиз.

Итак: естьтвердотельные батареилучше для окружающей среды, чем обычные литий-полимерные батареи? Честный ответ — да, во многих смыслах, а в других — сложнее, чем да.

Где твердотельные батареи действительно имеют экологическое преимущество

Более длительный срок службы снижает частоту замены. Это наиболее простой экологический аргумент в пользу твердотельных батарей для БПЛА, и он выдерживает критику.

A твердотельный литий-ионный аккумулятордемонстрация от 700 до 900 циклов при сохранении емкости 80% по сравнению с 300–500 циклами для эквивалентного блока LiPo означает, что на один самолет в год производится, отгружается и утилизируется меньше батарей. Для парка из 20 БПЛА, выполняющих 200 циклов в год, эта разница может означать покупку 2 комплектов батарей в течение 3 лет вместо 4, что сокращает спрос на производство батарей, упаковочные отходы и объем утилизации по окончании срока службы примерно вдвое.

Производство батареи имеет значительные экологические издержки — добыча сырья, энергоемкие производственные процессы, транспортировка. Меньшее количество батарей, производимых на единицу времени полета, является реальным снижением этого неотъемлемого воздействия на окружающую среду.

Снижение риска термического выхода из-под контроля означает более безопасную утилизацию и транспортировку. Батареи LiPo, классифицированные как опасные материалы, требуют специальной упаковки, транспортировки и утилизации. Риск воспламеняемости, который обуславливает эти требования, увеличивает логистические издержки и, в случае возникновения инцидентов, приводит к реальному загрязнению окружающей среды из-за возгорания аккумуляторов и огнетушащих материалов, используемых для их борьбы.

Снижение воспламеняемости твердотельных батарей меняет этот профиль риска. Хотя они по-прежнему содержат литий и требуют ответственной утилизации, порядок классификации опасных материалов для химии твердого тела менее актуален в большинстве юрисдикций, что снижает как бремя соблюдения требований, так и риск экологических инцидентов, связанных с пожарами.

Отсутствие жидкого электролита означает, что на один опасный материал меньше. Органические растворители, используемые в обычных электролитах LiPo, токсичны и экологически устойчивы. Производство LiPo-батарей требует обращения с этими растворителями и их утилизации в больших количествах. Производство полупроводников исключает этот конкретный химический поток, что является улучшением окружающей среды на этапе производства, которое не проявляется при сравнении на уровне продукта, но реально с точки зрения жизненного цикла.

Ситуация с окружающей средой становится более сложной

Производство полупроводников в настоящее время требует больше энергии. Производство твердых электролитных материалов, особенно оксидной и сульфидной керамики, включает в себя процессы высокотемпературного спекания, которые являются энергоемкими по сравнению с производством жидких электролитов. До тех пор, пока производство полупроводников не будет масштабироваться, а сетевая энергия не станет чище, углеродный след твердотельной батареи на этапе производства может превысить выбросы эквивалентного LiPo.

В некоторых твердых электролитных материалах используются менее распространенные минералы. Определенные химические процессы твердого тела требуют таких элементов, как лантан или цирконий, которые имеют свои собственные профили воздействия при добыче полезных ископаемых. Экологический компромисс между различными химическими составами твердых электролитов — это область, в которой данные все еще развиваются и значительно различаются в зависимости от конкретного состава.

Инфраструктура переработки отработанного мусора еще не полностью построена. Переработка LiPo-батарей, хотя и несовершенна, создала инфраструктуру на большинстве коммерческих рынков. Процессы переработки твердотельных батарей менее развиты, а это означает, что обращение с твердотельными батареями по окончании срока их службы в 2026 году будет менее экологически ответственным, чем с LiPo, в регионах с развитыми программами переработки.

Чистая оценка для операторов БПЛА

Для коммерческих операторов БПЛА, принимающих решения о закупках с учетом экологических соображений:

Твердотельные батареиоказывают значительно меньшее воздействие на окружающую среду в течение всего срока службы, главным образом потому, что их необходимо заменять реже. В большинстве случаев экологические затраты, связанные с производством меньшего количества батарей в течение срока службы парка, перевешивают текущий разрыв в эффективности этапа производства.

Энергетический разрыв в производстве реален, но он сокращается по мере увеличения масштабов производства. Разрыв в инфраструктуре вторичной переработки заслуживает мониторинга, но он не должен перевешивать аргумент о частоте замены жизненного цикла для большинства операторов в 2026 году.

Подход ZYEBATTERY

ZYEBATTERYразрабатывает как твердотельные литий-ионные, так и высокопроизводительные литий-полимерные батареи для БПЛА, при этом эффективность жизненного цикла является основным требованием к конструкции. Для эксплуатантов, у которых есть требования к отчетности об устойчивом развитии или политика закупок, учитывающая воздействие на окружающую среду, документированные данные о жизненном цикле являются частью того, что мы предоставляем, поскольку экологический след каждого полета можно рассчитать только тогда, когда срок жизненного цикла известен, а не оценен.