Tahkisakud: mängumuutja, mis toidab järgmise põlvkonna droonid

kui olete Kesk-Lääne põllumaad külastanud, olete ilmselt näinud droone, mis libisevad maisipõldude kohal, pritsides täpselt väetist. Need hetked pole lihtsalt lahedad tehnoloogilised demod; need on märgid sellest, kuidas droonid on muutunud tarne-, põllumajandus-, kaitse- ja keskkonnatöös hädavajalikuks. Kuid siin on konks, mida me oma klientidelt pidevalt kuuleme: akud hoiavad neid tagasi.

Teeme selle laiali. Praegu töötavad peaaegu kõik kaubanduslikud droonid liitiumioonakudega. Muidugi on need akud aastatega paremaks muutunud – oleme näinud, et mõne mudeli lennuajad on 20 minutilt 60 minutile ja kiirem laadimine on seisakuid lühendanud. Kuid rääkige ükskõik millise droonioperaatoriga ja nad räägivad teile sama pettumusest: tarnedroon peab võib-olla marsruudi keskel tagasi pöörama, kuna selle aku tühjeneb liiga kiiresti. Põhja-Dakota talunik ei saa jaanuaris oma saagiseire drooni kasutada, sest külm ilm tapab liitiumiooni laengu. Elektrijaama lähedusse droone paigutav turvameeskond muretseb akupõlengute pärast – liitiumioonide tuleohtlik vedel elektrolüüt on tundlikes piirkondades tõeline oht. Need ei ole väikesed probleemid; need on piirid, mis takistavad droonidel oma täit potentsiaali saavutamast.

See on kohttahkispatareidtulge sisse – ja ausalt, need pole lihtsalt täiendus. Need on droonide toiteallika täielik ümbermõtestamine. Erinevus on lihtne, kuid tohutu: liitiumioonakude vedela elektrolüüdi asemel kasutatakse tahkistes tahket materjali (mõelge keraamikale või polümeerkomposiitidele). Tootjate ja klientidega tehtud katsetes nähtu põhjal parandab see väike nihe peaaegu iga liitiumiooni tekitatud valupunkti.

Alustame suurest: lennuaeg ja ulatus. Eelmises kvartalis tegime tahkisakude testimiseks koostööd Californias asuva droonide kohaletoimetamise ettevõttega. Nende vana liitiumioonseade lasi oma droonidel lennata 15 miili edasi-tagasi, kandes 3-naelast pakendit. Koos uuegatahkispatareid? Nad läbisid edasi-tagasi 28 miili ja võisid kanda veel 1,5 naela. Nende tegevuse jaoks tähendas see veel kahe linnaosa katmist drooni kohta päevas, lisalende polnud vaja. Piiripatrullis töötava valvekliendi jaoks tähendab see seda, et droonid püsivad õhus 1 tunni asemel 2,5 tundi – sellest piisab 40-miilise lõigu jälgimiseks ilma baasi naasmata. See ei ole järkjärguline paranemine; see on täielik muutus selles, mida nende meeskonnad suudavad saavutada.

Ohutus on veel üks vaieldamatu, eriti linnade kohal või kriitilise infrastruktuuri läheduses lendavate droonide puhul. Tegime selle aasta alguses väikese ettevõttesisese testi, et tõestada asja: asetasime liitiumioonaku ja tahkisaku samadele tingimustele – 60 °C kuumus, väike löök (matkides väikest kokkupõrget). Liitiumioonaku paisus üles ja lekkis vedelikku 30 minuti jooksul. Tahkis olekus? Isegi soojaks ei läinud. Klient, kes juhib lennujaamades droonide turvalisust, ütles meile, et see muudab mängu – nad on varem pidanud droone maandama liitiumioonide ülekuumenemise hirmu tõttu, kuid tahkis eemaldab selle riski täielikult.

Siis on kulutegur – miski, millest iga ettevõte hoolib. Üks farmiklient Iowas arvutas välja, et nad vahetavad oma liitium-ioonakusid iga 8 kuu järel, mis maksab umbes \(1800 aastas drooni kohta. Tahkisakud? Tootja hinnangul peavad need vastu kolm aastat. Arvutage: see vähendab nende aku aastakulu \)600 peale. Ja laadimisaeg? Nende vanade liitiumioonakude täielikuks laadimiseks kulus 1,5 tundi; tahkis omad tabasid 80% 40 minutiga. Istutushooajal, kui nad juhivad droone koidikust õhtuhämaruseni, lisab see lisaaeg kuni 2 lennutsüklit päevas, mis katab veel 50 aakrit maisi.

Samuti ei saa me ignoreerida ekstreemseid tingimusi – seda, mida meie keskkonnakliendid kogu aeg tõstatavad. Eelmisel kuul aitasime uurimisrühmal Arktika rebaste populatsioonide jälgimiseks droone Alaskal kasutusele võtta. Temperatuur langeb seal -30 °C-ni ja liitiumioonakud surevad 45 minuti jooksul. Tahkispatareidega? Droonid lendasid 2 tundi järjest, saates tagasi selgeid kaadreid rebasekoopastest. Sama kehtib ka kõrbetööde kohta: Arizona klient kasutab metsatulekahjude jälgimiseks droone ja 100 °F kuumuses kaotavad nende liitiumioonakud 10 minutiga 30% laetusest. Tahkis olek? Need püsivad kindlalt – isegi pärast tundidepikkust päikese käes viibimist.

Jätkusuutlikkus on veel üks võit, mida me ei võta kergelt. Üha enam meie kliente küsib ESG eesmärkide kohta ja tahkispatareid märkige siin suur kastike. Nad kasutavad 70% vähem koobaltit kui liitiumioonakud – koobalti kaevandamine on kurikuulsalt kahjulik nii keskkonnale kui ka kohalikele kogukondadele. Peale selle tegi meie jätkusuutlikkuse meeskond numbreid kokku: tahkisaku süsiniku jalajälg (tootmisest kuni kõrvaldamiseni) on 45% madalam kui liitium-ioon. Tarneettevõtte jaoks, mille eesmärk on olla 2030. aastaks süsinikuneutraalne, on see suur samm edasi.