Kodėl kietojo kūno baterijos yra bepiločių orlaivių žaidimų keitiklis

Nesupraskite manęs neteisingai – ličio jonai buvo bepiločių orlaivių darbo arkliukas. Nepatogūs pomėgių rinkiniai pavertė įrankiais, kuriais galima tiekti vaistus ar nuskaityti ūkio laukus. Tačiau per pastaruosius metus pokalbio su daugybe dronų operatorių išgirdau tuos pačius nusivylimus. Pristatymo komanda Minesotoje praėjusį sausį turėjo sustabdyti savo laivyną, nes esant -10 °F temperatūrai ličio jonų užtaisai žuvo per 12 minučių. Teksaso vaistinės drono tarnyba iš arti skambino, kai skrydžio viduryje netoli mokyklos perkaiso akumuliatorius. Ir beveik visi skundžiasi dėl skrydžio laiko: maksimalus 20–30 minučių, o tai reiškia, kad 4 mylių kelionė pirmyn ir atgal jį stumia. Kad bepiločių orlaivių pristatymas peržengtų „bandomuosius projektus“ į kasdienį gyvenimą, mums reikia baterijos, kuri neiššaukia šūvių.

Įeikitekietojo kūno baterijos. Tai ne tik „geresnė baterija“ – tai visiškas bepiločių orlaivių maitinimo sistemos nustatymas iš naujo. Didysis poslinkis? Vietoj skysto elektrolito, dėl kurio ličio jonai yra degūs ir jautrūs oro sąlygoms, kietajame būvyje naudojama tanki, kieta šerdis (pagalvokite apie keramiką arba sustiprintą polimerą). Tai tarsi keitimas nesandariu plastikiniu vandens buteliuku į nerūdijančio plieno termosą: kietesnis, neišsiliejantis ir pritaikytas valdyti chaosą. O dėl dronų pristatymo? Šis mažas pokytis atveria galimybes, apie kurias tik kalbėjome – iki šiol.

Pradėkime nuo akivaizdžiausio laimėjimo: skrydžio laiko. Anksčiau šiais metais dirbau su picų grandinės testavimukietojo kūno baterijosjų pristatymo dronuose. Jų senos ličio sąrankos galėjo nuskristi 3 mylias pirmyn ir atgal, nešdamos vieną picos dėžutę, kol reikėjo įkrauti. Su kietojo kūno? Jie nuskriejo 8 mylias – tiek, kad vienu dronu apimtų dar tris apylinkes – ir pridėjo antrą dėžę be pjovimo nuotolio. Tai ne tik „daugiau laiko ore“; tuo bepiločių orlaivių pristatymas yra naujovė ir pelninga jų verslo dalis. Mažiems operatoriams padvigubinti pristatymo zoną neperkant daugiau dronų? Tai galutinis laimėjimas, kurio negalite ignoruoti.

Saugumas yra dar vienas dalykas, dėl kurio negalima derėtis. Praėjusią vasarą medicinos reikmenis Floridoje pristatęs klientas išsigando: įpusėjus skrydžiui ličio jonų baterija pradėjo rūkyti, todėl pilotas buvo priverstas nusileisti laisvoje aikštelėje. Jie perėjo prie kietojo kūno prototipų, o nuo tada? Jokių perkaitimų ir nuotėkių – net tada, kai droną užklupo perkūnija ir nosimi nugrimzdo į žolę. Bepiločiams orlaiviams, skraidantiems virš judrių gatvių, mokyklų ar ligoninių, ramybė yra ne tik malonu – ji turi gauti reguliavimo patvirtinimą. Ličio jonų degus skystis visada buvo raudona vėliava reguliatoriams; kietakūnis visiškai pašalina šią riziką.

Tada yra oras – tylus ličio jonų veikimo žudikas. Tas Minesotos klientas, kurį paminėjau? Praėjusią žiemą jie išbandė kietojo kūno baterijas ir staiga jų dronai skraidė 40 minučių esant užšalimo temperatūrai – tiek, kad būtų galima įveikti visą maršrutą neatsigręžiant. Arizonoje bakalėjos prekių pristatymo tarnyba nustatė, kad kietojo kūno baterijos įkrovos 90% įkrovos 100 °F karštyje, o ličio jonų - 60%. Kad bepiločių orlaivių pristatymas veiktų visoje šalyje, negalite turėti sistemos, kuri išsijungtų esant ekstremaliems orams. Kietoji būsena galiausiai suteikia operatoriams tą nuoseklumą.

Tai taip pat nėra tik teorija. Didieji baterijų žaidėjai prototipus paverčia įrankiais, kuriuos pristatymo komandos gali iš tikrųjų naudoti. CATL – Kinijos akumuliatorių milžinas, varantis pusę pasaulio elektromobilių – anksčiau šiais metais išleido „kondensuotą“ kietojo kūno akumuliatorių, kurio galia pasiekė 500 Wh/kg. Išverskime tai dronų operatoriams: standartinė ličio jonų baterija pasiekia 250 Wh/kg, o tai suteikia 30 minučių skrydžio. Esant 500 Wh/kg? Jūs žiūrite į 1,5 valandos skrydžio laiko. Įsivaizduokite droną, kuris per vieną kelionę gali pristatyti siuntinius į visą mažą miestelį, įkrauti per 45 minutes (kietojo kūno įkraunamas taip pat daug greičiau) ir vėl išvykti. CATL jau išbando juos su Kinijos bepiločių orlaivių firmomis, o išankstiniai atsiliepimai yra didžiuliai – vienas operatorius sumažino savo kasdienį įkrovimą nuo 8 iki 3.

Dabar būkime tikri – vis dar yra kliūčių. Šiuo metu kietojo kūno baterijos kainuoja 2–3 kartus daugiau nei ličio jonų. Tačiau tai prilygsta naujosioms technologijoms – atsiminkite, kai elektromobilių akumuliatoriai kainavo \(1 000 už kWh? Dabar jų kaina mažesnė nei \) 150. CATL teigia, kad jų 500 Wh/kg baterija atitiks aukščiausios klasės ličio jonų kainas iki 2026 m., o „QuantumScape“ siekia panašių sąnaudų mažinimo, nes padidins gamybą. Gamybos mastas yra dar vienas iššūkis – šiuo metu dauguma kietojo kūno baterijų gaminamos mažomis partijomis. Tačiau kai daugiau dronų firmų pateikia užsakymus, tai greitai pasikeis.

Štai esmė visiems, kurie pristato droną: pagaliau lūžta akumuliatoriaus kamštis. Per ateinančius 3–5 metus kietosios būsenos verslas taps „malonu turėti“ į „būtina turėti“ bet kuriam operatoriui, norinčiam konkuruoti. Komandos, kurios anksti perima šią technologiją? Jie bus tie, kurie greičiau pristatys paketus, apims daugiau vietos ir užkariaus klientus, o konkurentai įstrigo ties ličio jonų žaidimu.

Investuotojams tai yra galimybė patekti į sektorių, kuris netrukus sprogs. Vartotojams tai reiškia greitesnį pristatymą, patikimesnį aptarnavimą ir mažesnes išlaidas. O mums – žmonėms, kuriantiems pristatymo ateitį – tai pagaliau reiškia, kad bepiločių orlaivių technologija pateisina ažiotažą.

Ličio jonai mus atvedė čia. Bet kietojo kūno? Bepilotis orlaivis bus pristatytas ten, kur visada norėjome.