Solid-State Batteries: The Game Changer, der driver næste generations droner

hvis du har besøgt landbrugsjord i Midtvesten, har du sikkert set droner glide hen over kornmarker og sprøjte gødning med stor nøjagtighed. Disse øjeblikke er ikke kun fede tech-demoer; de er tegn på, hvordan droner er blevet uundværlige på tværs af levering, landbrug, forsvar og miljøarbejde. Men her er fangsten, vi hører om nonstop fra vores kunder: batterier holder dem tilbage.

Lad os bryde det ned. Lige nu kører næsten alle kommercielle droner på lithium-ion-batterier. Selvfølgelig er disse batterier blevet bedre med årene - vi har set flyvetider krybe fra 20 minutter til 60 minutter for nogle modeller, og hurtigere opladning har reduceret nedetiden. Men tal med en hvilken som helst droneoperatør, og de vil fortælle dig de samme frustrationer: En leveringsdrone skal muligvis vende tilbage midtvejs, fordi batteriet tømmes for hurtigt. En landmand i North Dakota kan ikke bruge deres afgrødeovervågningsdrone i januar, fordi koldt vejr dræber lithium-ion-ladningen. Et sikkerhedsteam, der installerer droner i nærheden af ​​et kraftværk, bekymrer sig om batteribrande - li-ion's brændbare flydende elektrolyt er en reel risiko i følsomme områder. Det er ikke små problemer; de er grænser, der forhindrer droner i at nå deres fulde potentiale.

Det er dersolid-state batterierkom ind – og ærligt talt er de ikke bare en opgradering. De er en fuldstændig genovervejelse af, hvordan vi driver droner. Forskellen er enkel, men enorm: I stedet for den flydende elektrolyt i lithium-ion-batterier bruger solid-state-batterier et fast materiale (tænk keramik eller polymerkompositter). Ud fra hvad vi har set i test med producenter og kunder, løser dette lille skift næsten alle smertepunkter, som lithium-ion skaber.

Lad os starte med det store: flyvetid og rækkevidde. Sidste kvartal arbejdede vi med et droneleveringsfirma i Californien for at teste solid-state batterier. Deres gamle lithium-ion-setup lod deres droner flyve 15 miles tur-retur med en pakke på 3 pund. Med det nyesolid-state batterier? De slog 28 miles tur-retur - og kunne bære 1,5 pund ekstra. For deres operationer betød det, at de dækkede yderligere to kvarterer pr. drone om dagen, uden behov for ekstra flyvninger. For en overvågningsklient, der arbejder på grænsepatrulje, betyder dette, at droner forbliver luftbårne i 2,5 timer i stedet for 1 time - nok til at overvåge en strækning på 40 mil uden at vende tilbage til basen. Det er ikke trinvis forbedring; det er et fuldstændigt skift i, hvad deres hold kan udrette.

Sikkerhed er en anden ikke-forhandlingsbar, især for droner, der flyver over byer eller nær kritisk infrastruktur. Vi foretog en lille intern test tidligere i år for at bevise pointen: vi udsatte et lithium-ion-batteri og et solid-state-batteri for de samme forhold - 60°C varme, en lille påvirkning (som efterligner et mindre nedbrud). Lithium-ion-batteriet svulmede op og lækkede væske inden for 30 minutter. Den solid-state? Det blev ikke engang varmt. En klient, der driver dronesikkerhed for lufthavne, fortalte os, at dette er en game-changer - de har været nødt til at jorde droner før på grund af overophedning af li-ion, men solid-state fjerner denne risiko fuldstændigt.

Så er der omkostningsfaktoren - noget enhver virksomhed bekymrer sig om. En farm-kunde i Iowa beregnede, at de udskiftede deres lithium-ion-dronebatterier hver 8. måned, hvilket kostede dem omkring \(1.800 om året pr. drone. Solid-state-batterier? Producenten anslår, at de vil holde i 3 år. Gør det regnestykke: Det reducerer deres årlige batteriomkostninger til \)600. Og opladningstid? Deres gamle li-ion-batterier tog 1,5 time at oplade fuldt ud; de solid-state rammer 80 % på 40 minutter. I plantesæsonen, når de kører med droner fra daggry til skumring, tilføjer den ekstra tid op til 2 flere flyvecyklusser om dagen - og dækker 50 hektar mere majs.

Vi kan heller ikke ignorere ekstreme forhold - noget vores miljøkunder tager op hele tiden. Sidste måned hjalp vi et forskerhold med at installere droner i Alaska for at spore polarrævepopulationer. Temperaturerne der falder til -30°C, og lithium-ion-batterier dør inden for 45 minutter. Med solid-state batterier? Dronerne fløj i 2 timer i træk og sendte tydelige optagelser af rævehulerne tilbage. Det samme gælder for ørkenarbejde: en klient i Arizona bruger droner til at overvåge naturbrande, og i 100°F varme ville deres li-ion-batterier miste 30 % af deres ladning på 10 minutter. Solid state? De holder sig stabile - selv efter timer i solen.

Bæredygtighed er endnu en sejr, vi ikke tager let på. Flere og flere af vores kunder spørger om ESG-mål, og solid-state batterier markerer en stor boks her. De bruger 70 % mindre kobolt end lithium-ion-batterier - koboltminedrift er notorisk skadeligt for både miljøet og lokalsamfundene. Plus, vores bæredygtighedsteam knuste tallene: Det samlede CO2-fodaftryk for et solid state-batteri (fra produktion til bortskaffelse) er 45 % lavere end li-ion. For en leveringsvirksomhed, der sigter mod at være CO2-neutral i 2030, er det et stort skridt fremad.