Solid-State Batteries: The Game Changer som driver neste generasjons droner

hvis du har besøkt jordbruksland i Midtvesten, har du sannsynligvis sett droner gli over kornåkre og sprøyte gjødsel med presis nøyaktighet. Disse øyeblikkene er ikke bare kule teknologidemoer; de er tegn på hvordan droner har blitt uunnværlige på tvers av levering, landbruk, forsvar og miljøarbeid. Men her er fangsten vi hører om nonstop fra våre kunder: batterier holder dem tilbake.

La oss bryte det ned. Akkurat nå kjører nesten alle kommersielle droner på litium-ion-batterier. Jada, disse batteriene har blitt bedre med årene – vi har sett flytidene krype fra 20 minutter til 60 minutter for noen modeller, og raskere lading har redusert nedetiden. Men snakk med en hvilken som helst droneoperatør, og de vil fortelle deg de samme frustrasjonene: En leveringsdrone må kanskje snu midtveis fordi batteriet tømmes for fort. En bonde i Nord-Dakota kan ikke bruke sin avlingsovervåkingsdrone i januar fordi kaldt vær dreper litiumionladningen. Et sikkerhetsteam som distribuerer droner i nærheten av et kraftverk bekymrer seg for batteribranner – li-ions brennbare flytende elektrolytt er en reell risiko i sensitive områder. Dette er ikke små problemer; de er grenser som hindrer droner i å nå sitt fulle potensial.

Det er dersolid-state batterierkom inn – og ærlig talt, de er ikke bare en oppgradering. De er en fullstendig nyvurdering av hvordan vi driver droner. Forskjellen er enkel, men enorm: i stedet for den flytende elektrolytten i litium-ion-batterier, bruker solid-state-batterier et fast materiale (tenk keramikk eller polymerkompositter). Fra det vi har sett i tester med produsenter og kunder, fikser dette lille skiftet nesten alle smertepunkter litium-ion skaper.

La oss starte med den store: flytid og rekkevidde. Siste kvartal jobbet vi med et droneleveringsselskap i California for å teste solid-state batterier. Deres gamle litiumion-oppsett lot dronene deres fly 15 miles tur-retur, med en pakke på 3 pund. Med den nyesolid-state batterier? De traff 28 miles tur-retur - og kunne bære 1,5 pund ekstra. For deres operasjoner betydde det å dekke ytterligere to nabolag per drone per dag, ingen ekstra flyreiser nødvendig. For en overvåkingsklient som jobber med grensepatrulje betyr dette at droner holder seg i luften i 2,5 timer i stedet for 1 time – nok til å overvåke en strekning på 40 mil uten å gå tilbake til basen. Det er ikke inkrementell forbedring; det er et fullstendig skifte i hva lagene deres kan oppnå.

Sikkerhet er en annen ikke-omsettelig, spesielt for droner som flyr over byer eller i nærheten av kritisk infrastruktur. Vi gjorde en liten intern test tidligere i år for å bevise poenget: vi utsatte et litium-ion-batteri og et solid-state-batteri for de samme forholdene – 60 °C varme, en liten støt (som etterligner en mindre krasj). Litium-ion-batteriet hovnet opp og lekket væske i løpet av 30 minutter. Den solid-state? Det ble ikke engang varmt. En klient som driver dronesikkerhet for flyplasser fortalte oss at dette er en game-changer - de har måttet jorde droner før på grunn av overopphetingsskrekk fra li-ion, men solid-state fjerner den risikoen helt.

Så er det kostnadsfaktoren – noe enhver bedrift bryr seg om. En gårdskunde i Iowa regnet ut at de byttet ut litiumion-dronebatteriene hver 8. måned, noe som kostet dem rundt \(1800 i året per drone. Solid-state-batterier? Produsenten anslår at de vil vare i 3 år. Gjør regnestykket: det reduserer deres årlige batterikostnad til \)600. Og ladetid? De gamle li-ion-batteriene deres tok 1,5 time å lade helt opp; solid-state-ene traff 80 % på 40 minutter. I plantesesongen, når de kjører droner fra daggry til skumring, gir den ekstra tiden opp til 2 flere flysykluser om dagen – og dekker 50 hektar til med mais.

Vi kan heller ikke ignorere ekstreme forhold – noe våre miljøkunder tar opp hele tiden. Forrige måned hjalp vi et forskerteam med å distribuere droner i Alaska for å spore fjellrevbestander. Temperaturene der faller til -30 °C, og litiumionbatterier dør innen 45 minutter. Med solid-state batterier? Dronene fløy i 2 timer i strekk, og sendte tilbake klare opptak av revehiene. Det samme gjelder for ørkenarbeid: en klient i Arizona bruker droner for å overvåke skogbranner, og i 100 °F varme, ville li-ion-batteriene deres miste 30 % av ladningen på 10 minutter. Solid state? De holder seg stabile - selv etter timer i solen.

Bærekraft er nok en seier vi ikke tar lett på. Flere og flere av våre kunder spør om ESG-mål, og solid-state-batterier krysser av i en stor boks her. De bruker 70 % mindre kobolt enn litiumionbatterier – koboltutvinning er notorisk skadelig for både miljøet og lokalsamfunnene. Dessuten har bærekraftsteamet vårt klart tallene: det totale karbonavtrykket til et solid-state-batteri (fra produksjon til avhending) er 45 % lavere enn li-ion. For et leveringsselskap som har som mål å være karbonnøytralt innen 2030, er det et enormt skritt fremover.