Полупроводникови батерии: промяната на играта, захранваща дронове от следващо поколение

ако сте посещавали земеделска земя в Средния запад, вероятно сте виждали дронове да се плъзгат над царевични полета, пръскайки тор с изключителна точност. Тези моменти не са просто страхотни технологични демонстрации; те са признаци за това как дроновете са станали незаменими в доставките, селското стопанство, отбраната и околната среда. Но ето уловката, за която чуваме без прекъсване от нашите клиенти: батериите ги задържат.

Нека го разбием. В момента почти всеки комерсиален дрон работи с литиево-йонни батерии. Разбира се, тези батерии са станали по-добри през годините – видяхме времето за полет да пълзи от 20 минути до 60 минути за някои модели, а по-бързото зареждане намали времето за престой. Но говорете с който и да е оператор на дрон и той ще ви каже същите разочарования: може да се наложи дрон за доставка да се върне по средата на маршрута, защото батерията му се изтощава твърде бързо. Фермер в Северна Дакота не може да използва своя дрон за наблюдение на реколтата през януари, защото студеното време убива литиево-йонния заряд. Екип по сигурността, който разполага дронове в близост до електроцентрала, се тревожи за пожари в батерията - запалимият течен електролит на литиево-йонните е реален риск в чувствителни зони. Това не са малки проблеми; те са ограничения, които спират дроновете да достигнат пълния си потенциал.

Ето къдетвърдотелни батериивлезте - и честно казано, те не са просто надстройка. Те са пълно преосмисляне на начина, по който захранваме дронове. Разликата е проста, но огромна: вместо течния електролит в литиево-йонните батерии, твърдотелните батерии използват твърд материал (мислете за керамика или полимерни композити). От това, което видяхме в тестове с производители и клиенти, тази малка промяна коригира почти всяка болезнена точка, създадена от литиево-йонните.

Да започнем с голямото: време на полет и обхват. През последното тримесечие работихме с компания за доставка на дронове в Калифорния, за да тестваме твърдотелни батерии. Тяхната стара литиево-йонна настройка позволява на техните дронове да летят 15 мили в двете посоки, носейки пакет от 3 килограма. С новототвърдотелни батерии? Те изминаха 28 мили на отиване и връщане и можеха да носят допълнително 1,5 килограма. За техните операции това означаваше покриване на още два квартала на дрон на ден, без нужда от допълнителни полети. За клиент за наблюдение, работещ на граничен патрул, това означава, че дронове остават във въздуха 2,5 часа вместо 1 час – достатъчно, за да наблюдават участък от 40 мили, без да се връщат в базата. Това не е постепенно подобрение; това е пълна промяна в това, което техните екипи могат да постигнат.

Безопасността е друго нещо, което не подлежи на обсъждане, особено за дронове, летящи над градове или близо до критична инфраструктура. Направихме малък вътрешен тест по-рано тази година, за да докажем това: изложихме литиево-йонна батерия и твърда батерия на едни и същи условия – 60°C топлина, лек удар (имитиращ лека катастрофа). Литиево-йонната батерия се поду и изтече течност в рамките на 30 минути. Този в твърдо състояние? Дори не се затопли. Клиент, който управлява сигурността на летищата с дронове, ни каза, че това е промяна в играта – трябваше да заземяват дронове и преди поради опасения от прегряване на литиево-йонни, но твърдото състояние премахва този риск изцяло.

След това има факторът цена – нещо, което интересува всеки бизнес. Клиент на ферма в Айова изчисли, че сменят своите литиево-йонни батерии за дронове на всеки 8 месеца, което им струва около \(1800 годишно на дрон. Батерии в твърдо състояние? Производителят изчислява, че ще издържат 3 години. Направете си сметката: това намалява годишните им разходи за батерии до \)600. И време за зареждане? Техните стари литиево-йонни батерии отнеха 1,5 часа, за да се заредят напълно; тези в твърдо състояние достигат 80% за 40 минути. По време на сезона на засаждане, когато управляват дронове от зори до здрач, това допълнително време добавя до още 2 полетни цикъла на ден, покривайки още 50 акра царевица.

Също така не можем да пренебрегнем екстремните условия - нещо, което нашите екологични клиенти изтъкват през цялото време. Миналия месец помогнахме на изследователски екип да разположи дронове в Аляска за проследяване на популациите на арктическа лисица. Температурите там падат до -30°C, а литиево-йонните батерии ще умрат в рамките на 45 минути. С твърдотелни батерии? Дроновете летяха в продължение на 2 часа без прекъсване, изпращайки ясни кадри от бърлогата на лисиците. Същото важи и за работата в пустинята: клиент в Аризона използва дронове за наблюдение на горски пожари и при топлина от 100°F техните литиево-йонни батерии биха загубили 30% от заряда си за 10 минути. Твърдо състояние? Те се държат стабилно - дори след часове на слънце.

Устойчивостта е друга победа, която не приемаме леко. Все повече и повече от нашите клиенти питат за целите на ESG и твърдотелните батерии поставят отметка в голяма кутия тук. Те използват 70% по-малко кобалт от литиево-йонните батерии – добивът на кобалт е известен с вредни последици както за околната среда, така и за местните общности. Плюс това, нашият екип по устойчивост направи цифрите: общият въглероден отпечатък на твърда батерия (от производството до изхвърлянето) е с 45% по-нисък от литиево-йонната. За компания за доставка, която има за цел да бъде въглеродно неутрална до 2030 г., това е огромна стъпка напред.