Kietojo kūno akumuliatoriai: žaidimo keitiklis, maitinantis naujos kartos dronus

jei lankėtės dirbamose žemėse Vidurio Vakaruose, tikriausiai matėte bepiločius orlaivius, sklandančius virš kukurūzų laukų, tiksliai purškiančius trąšas. Šios akimirkos nėra tik šaunios technologijų demonstracinės versijos; tai ženklai, kaip dronai tapo nepakeičiami tiekimo, žemės ūkio, gynybos ir aplinkosaugos srityse. Tačiau iš savo klientų be perstojo girdime štai ką: akumuliatoriai juos stabdo.

Suskaidykime. Šiuo metu beveik kiekvienas komercinis dronas veikia su ličio jonų baterijomis. Žinoma, bėgant metams šios baterijos tobulėjo – matėme, kad kai kurių modelių skrydžio laikas pailgėjo nuo 20 minučių iki 60 minučių, o greitesnis įkrovimas sumažino prastovų laiką. Tačiau pasikalbėkite su bet kuriuo drono operatoriumi ir jis jums pasakys tuos pačius nusivylimus: pristatymo dronui gali tekti pasukti atgal viduryje maršruto, nes jo baterija per greitai išsikrauna. Ūkininkas Šiaurės Dakotoje sausio mėnesį negali naudoti savo pasėlių stebėjimo drono, nes šaltas oras sunaikina ličio jonų krūvį. Apsaugos komanda, dislokuojanti dronus šalia elektrinės, nerimauja dėl akumuliatorių gaisro – ličio jonų degus skystas elektrolitas yra tikras pavojus jautriose vietose. Tai nėra mažos problemos; tai yra ribos, neleidžiančios dronams išnaudoti viso savo potencialo.

Štai kurkietojo kūno baterijosateikite – ir, tiesą sakant, jie nėra tik atnaujinimas. Jie visiškai permąsto, kaip mes varome dronus. Skirtumas paprastas, bet didžiulis: vietoj skysto elektrolito ličio jonų akumuliatoriuose kietojo kūno naudojama kieta medžiaga (pagalvokite apie keramiką ar polimerinius kompozitus). Iš to, ką matėme atlikdami bandymus su gamintojais ir klientais, šis nedidelis poslinkis pašalina beveik kiekvieną ličio jonų sukeliamą skausmo tašką.

Pradėkime nuo didžiojo: skrydžio laiko ir nuotolio. Praėjusį ketvirtį dirbome su dronų pristatymo įmone Kalifornijoje, kad išbandytume kietojo kūno baterijas. Jų sena ličio jonų sąranka leido dronams skristi 15 mylių pirmyn ir atgal, nešdami 3 svarų pakuotę. Su naujaiskietojo kūno baterijos? Jie įveikė 28 mylias pirmyn ir atgal ir galėjo neštis dar 1,5 svaro. Jų veiklai tai reiškė, kad per dieną vienam dronui reikia uždengti dar du rajonus, papildomų skrydžių nereikėjo. Stebėjimo klientui, dirbančiam pasienyje, tai reiškia, kad bepiločiai orlaiviai skrieja 2,5 valandos, o ne 1 valandą – pakankamai stebėti 40 mylių atkarpą negrįždami į bazę. Tai nėra laipsniškas tobulėjimas; tai visiškas pokytis to, ką jų komandos gali pasiekti.

Saugumas yra dar vienas neginčijamas dalykas, ypač dronams, skraidantiems virš miestų ar šalia svarbios infrastruktūros. Šių metų pradžioje atlikome nedidelį vidinį bandymą, kad įrodytume esmę: ličio jonų akumuliatorių ir kietojo kūno akumuliatorių paveikėme tomis pačiomis sąlygomis – 60 °C karščiu, nedideliu smūgiu (mėgdžiojo nedidelę avariją). Ličio jonų akumuliatorius išsipūtė ir per 30 minučių nutekėjo skystis. Kietojo kūno? Net nepasidarė šilta. Klientas, atsakingas už bepiločių orų saugą oro uostuose, mums pasakė, kad tai keičia žaidimą – jiems anksčiau teko įžeminti bepiločius orlaivius dėl ličio jonų perkaitimo baimės, tačiau kietojo kūno naudojimas visiškai pašalina šią riziką.

Tada yra išlaidų veiksnys – tai, kas rūpi kiekvienai įmonei. Ūkio klientas Ajovoje apskaičiavo, kad jie keičia ličio jonų drono baterijas kas 8 mėnesius, o tai kainuoja apie \(1800 per metus už vieną droną. Kietojo kūno akumuliatoriai? Gamintojas apskaičiavo, kad jie tarnaus 3 metus. Paskaičiuokite: tai sumažina jų metines baterijos sąnaudas iki \)600. O įkrovimo laikas? Jų senos ličio jonų baterijos buvo visiškai įkrautos per 1,5 valandos; kietojo kūno per 40 minučių pasiekia 80 proc. Sodinimo sezono metu, kai jie skraido dronus nuo aušros iki sutemų, šis papildomas laikas prideda dar 2 skrydžio ciklus per dieną, apimant dar 50 akrų kukurūzų.

Taip pat negalime ignoruoti ekstremalių sąlygų – tai, ką mūsų aplinkosaugos klientai nuolat kelia. Praėjusį mėnesį padėjome tyrimų grupei Aliaskoje dislokuoti dronus, kad būtų galima sekti arktinių lapių populiacijas. Temperatūra ten nukrenta iki -30°C, o ličio jonų baterijos numirtų per 45 minutes. Su kietojo kūno akumuliatoriais? Dronai skraidė 2 valandas iš eilės, siųsdami atgal aiškius lapių guolio kadrus. Tas pats pasakytina ir apie darbus dykumose: klientas Arizonoje naudoja bepiločius orlaivius laukiniams gaisrams stebėti, o esant 100 °F karščiui jų ličio jonų akumuliatoriai per 10 minučių prarastų 30% įkrovos. Kietojo kūno? Jie laikosi stabiliai – net ir po kelių valandų saulėje.

Tvarumas yra dar vienas laimėjimas, į kurį neatsižvelgiame. Vis daugiau mūsų klientų teiraujasi apie ESG tikslus, o kietojo kūno akumuliatoriai pažymėkite didelį langelį. Jie naudoja 70 % mažiau kobalto nei ličio jonų baterijos – kobalto kasyba yra žinoma žalinga aplinkai ir vietos bendruomenėms. Be to, mūsų tvarumo komanda sutriuškino skaičius: bendras kietojo kūno akumuliatoriaus anglies pėdsakas (nuo gamybos iki šalinimo) yra 45 % mažesnis nei ličio jonų. Pristatymo įmonei, siekiančiai iki 2030 m. būti neutraliu anglies dioksido kiekiu, tai didžiulis žingsnis į priekį.