Droonide tahkisakud: võidud, tõkked ja mis saab edasi operaatoritele

Tulemus? 48-minutiline ja 10-sekundiline pidev lend – midagi, mis oleks liitiumioonidega veel paar aastat tagasi mõeldamatu olnud. Kõigile ruumis viibijatele pole see ainult number; see on selle tõestusekstahkis oleksuudab lahendada kaks droonioperaatorite suurimat häda: lühikesed lennuajad ja ohutusmured. See katselend ei purustanud lihtsalt rekordit – see näitas, et eVTOL-id (ja droonid üldiselt) saavad peagi hakkama pikemate ja usaldusväärsemate missioonidega, ilma et oleks vaja turvalisust kärpida.

Panasonic hüppas ka sisse, atahkis-akuehitatud spetsiaalselt väiksemate droonide jaoks ja nende spetsifikatsioonid on hõivatud operaatorite jaoks meeldivad. Kujutage ette, et laadite drooni aku 10%-lt 80%-ni 3 minutiga. Tarnemeeskonna jaoks, kes sõidab päevas üle 20 lennu, vähendab see seisakuid 30 minutilt (liitiumiooniga) peaaegu olematuks. Veelgi parem? See kestab toatemperatuuril 10 000 kuni 100 000 laadimistsüklit. Ehitusettevõte, kellega me koostööd teeme, ütles meile, et nad vahetavad liitiumioonakusid iga 6 kuu tagant – see Panasonicu valik võib neile vastu pidada 5+ aastat. See on tohutu kulude kokkuhoid, kuid see tähendab ka seda, et vähem akusid satub prügilasse – mille kohta kliendid jätkusuutlikkuse poole kaldudes üha enam küsivad.

Kuid siin on asi, mida me klientidele ei pane: tahkis olekus on ikka veel rõngad, millest läbi hüpata, enne kui see igas droonis on. Oleme viimase 6 kuu jooksul vestelnud kümnete väikeste ja keskmiste droonide operaatoritega ja nende mured on seotud samade väljakutsetega – nendega, mis ulatuvad kaugemale kui "paberkandjal head näitajad".

Võtke kõigepealt kulud. Ainuüksi materjalid on kallimad: tahked elektrolüüdid nendes akudes maksavad rohkem kui vedelad liitiumioonides ja nende valmistamiseks vajalikud masinad? Need ei ole müügilolevad. Üks Texases asuv droonitootja ütles meile, et nad tahavad üle minna tahkistele, kuid aku seadistuse ümbertöötlemise algkulud oleksid ära söönud kogu nende aastaeelarve. Suurte mängijate jaoks, nagu EHang või Panasonic, on see juhitav, kuid enamiku operaatorite jaoks on see praegu takistuseks.

Siis on liidese stabiilsuse probleem – väljamõeldud terminid lihtsa probleemi jaoks: tahke elektrolüüt ja aku elektroodid peavad hästi toimimiseks püsima tihedas ja püsivas kontaktis. Kuid iga kord, kui aku laeb ja tühjeneb, tõmbuvad elektroodid veidi kokku ja laienevad. Aja jooksul tekitab see pisikesi lünki ja aku kaotab kiiremini. Nägime seda eelmisel kevadel farmi droonitestis: pärast 50 tsüklit vähenes tahkisaku lennuaeg 12% – see ei ole tehingu rikkumine, kuid piisav, et talunik küsis: "Kas see läheb hullemaks?" Praegu on vastus "võib-olla", kuni tootjad leiavad välja vastupidavamad elektroodimaterjalid.

Haprus on veel üks peavalu, eriti karmides tingimustes lendavate droonide jaoks. Enamik keraamikapõhiseid tahkeid elektrolüüte on sitked, kuid mitte elastsed. Colorado otsingu- ja päästemeeskond katsetas eelmisel talvel keraamilist elektrolüüdi akut; kivisele maastikule maandumisel purunes aku korpus (õnneks ei põlenud) ja droonil kadus vool. Liitiumioon võib sellisel juhul lekkida, kuid tavaliselt töötab see piisavalt kaua, et ohutult maanduda. Vibratsiooniga (nt ehitusplatsi skannerid) või raske maandumisega (nt metsloomade seire droonid) toimetulevate droonide puhul on see suur probleem.

Isegi liitiumdendriidid – need pisikesed nõelalaadsed struktuurid, mis lühistavad liitiumioonakusid – ei ole täielikult kadunud. Tahkis olekus on need haruldasemad, kuid akuinseneridelt oleme kuulnud, et suure laadimiskiiruse korral (nt Panasonicu 3-minutiline laadimine) võivad dendriidid siiski tekkida. See on väiksem risk, kuid üle rahvarohkete alade lendavate operaatorite jaoks ei ole "väiksem" alati "piisavalt hea".

Kuumus on veel üks üllatus. Tahkis on kõrgetel temperatuuridel ohutum kui liitiumioon, kuid see ei hajuta ka soojust. Suure võimsusega ülesannete jaoks kasutatav droon (nt raskete koormate tõstmine või pikaajaline tippkiirusel lendamine) võib kiiresti kuumeneda. Tegime koostööd logistikakliendiga, kes testis tahkis-droone 50 naela kaaluvate pakkide tarnimiseks; pärast 25-minutilist lendu läks aku piisavalt kuumaks, et drooni tarkvara sundis seda varakult maanduma. Nad pidid lisama kerge jahutusradiaatori, mis vähendas kandevõimet - kaotades osa tahkistele ülemineku eesmärgist.

Ja ärgem unustagem tootmismahtu. Praegu valmistatakse enamik tahkisakusid väikeste partiidena. Droonioperaator, kes vajab 100 akut kuus, võib tarnimist oodata 6-8 nädalat, samas kui liitiumioonakud on laos samal päeval. Kuni tehased ei suuda tahkisakusid sama kiiresti (ja odavalt) välja panna kui liitiumioonakusid, jääb kasutuselevõtt aeglaseks kõigis, välja arvatud suurimates meeskondades.

Kui rääkida tahketest elektrolüütidest, siis ei ole ka ühtset lahendust. Keraamika on suurepärane juhtivuse jaoks – see laseb ioonidel kiiresti liikuda, mis tähendab rohkem võimsust –, kuid nagu nägime, on see rabe. Polümeerid on paindlikud, nii et taluvad vibratsiooni paremini, kuid toatemperatuuril on need aeglasemad – see sobib hästi aeglaselt liikuva põllumajandusliku drooni jaoks, kuid halb kiire kohaletoimetamise drooni jaoks. Sulfiidid on kesktee: hea juhtivus ja painduvus, kuid nad reageerivad niiskusele. Üks Florida ranniku droonioperaator ütles meile, et nad pidid sulfiidpõhistele akudele lisama veekindla korpuse, mis lisas kaalu. Õige elektrolüüdi valimine sõltub täielikult sellest, mida droon teeb ja kuhu see lendab.

Siin on aga hea uudis: iga mainitud väljakutse lahendatakse, üks test korraga. EHangi lend ei olnud juhus; see on märk sellest, et tootjad mõtlevad välja, kuidas kohandada tahkis-tüüpi droonide jaoks. Panasonicu kiirlaaditav aku ei ole lihtsalt prototüüp – seda hakatakse tarnima valitud klientidele. Ja kuna rohkem operaatoreid nõuab tahkis-olekut, vähenevad kulud.

Kõigi jaoks, kes praegu drooniäri juhivad, ei ole küsimus selles, kas tahkis olek hakkab võimust võtma, vaid küsimus on selles, millal ja kuidas valmistuda. Alustage väikeselt: katsetage mõnda tahkisakut oma kõige suurema nõudlusega droonidega (nt kohaletoimetamine või otsimine ja päästmine) ning jälgige aja ja asenduste säästmist. Rääkige oma aku tarnijaga kohandatud lahendustest – paljud on nõus elektrolüüte teie konkreetse kasutusjuhtumi jaoks kohandama.

Tahkis ei ole veel täiuslik, kuid see on juba parem kui liitiumioon kõige olulisematel viisidel: pikemad lennud, ohutumad toimingud ja vähem seisakuid. Ja kui kinkid lahenevad? Vaatame tulevikku, kus droonid ei tee lihtsalt tööd – nad teevad seda kiiremini, odavamalt ja rohkemates kohtades kui kunagi varem.

Kui teid huvitab, milline pooljuhtaku on teie droonide jaoks mõistlik või soovite rohkem kuulda klientidega läbi viidud testide kohta, kirjutage meile. See ei ole lihtsalt tehniline jutt – see puudutab droonitoimingute enda jaoks raskemaks muutmist.