Solid-State Batterier: The Game Changer som driver nästa generations drönare

om du har besökt jordbruksmark i Mellanvästern har du förmodligen sett drönare glida över sädesfält och spruta gödsel med precision. Dessa ögonblick är inte bara coola tekniska demos; de är tecken på hur drönare har blivit oumbärliga för leverans, jordbruk, försvar och miljöarbete. Men här är haken vi hör om nonstop från våra kunder: batterier håller dem tillbaka.

Låt oss bryta ner det. Just nu körs nästan alla kommersiella drönare på litiumjonbatterier. Visst, dessa batterier har blivit bättre med åren – vi har sett flygtiderna krypa från 20 minuter till 60 minuter för vissa modeller, och snabbare laddning har minskat stilleståndstiden. Men prata med vilken drönare som helst, så kommer de att berätta samma frustration: En leveransdrönare kan behöva vända tillbaka mitt på vägen eftersom batteriet laddas ur för snabbt. En bonde i North Dakota kan inte använda sin skördeövervakningsdrönare i januari eftersom kallt väder dödar litiumjonladdningen. Ett säkerhetsteam som placerar ut drönare nära ett kraftverk oroar sig för batteribränder – li-ions brandfarliga flytande elektrolyt är en verklig risk i känsliga områden. Dessa är inte små problem; de är gränser som hindrar drönare från att nå sin fulla potential.

Det är därsolid state-batterierkom in – och ärligt talat, de är inte bara en uppgradering. De är en fullständig omtanke om hur vi driver drönare. Skillnaden är enkel men enorm: istället för den flytande elektrolyten i litiumjonbatterier använder fasta batterier ett fast material (tänk keramik eller polymerkompositer). Från vad vi har sett i tester med tillverkare och kunder, fixar denna lilla förändring nästan varje smärtpunkt som litiumjon skapar.

Låt oss börja med det stora: flygtid och räckvidd. Förra kvartalet arbetade vi med ett drönarleveransföretag i Kalifornien för att testa solid-state-batterier. Deras gamla litiumjoninstallation lät deras drönare flyga 15 miles tur och retur, med ett paket på 3 pund. Med det nyasolid state-batterier? De slog 28 miles tur och retur - och kunde bära ytterligare 1,5 pund. För deras verksamhet innebar det att de täckte ytterligare två stadsdelar per drönare och dag, inga extra flyg behövde. För en övervakningsklient som arbetar med gränspatrull innebär detta att drönare stannar i luften i 2,5 timmar istället för 1 timme – tillräckligt för att övervaka en sträcka på 40 mil utan att återvända till basen. Det är inte stegvis förbättring; det är en fullständig förändring av vad deras lag kan åstadkomma.

Säkerhet är en annan icke-förhandlingsbar, särskilt för drönare som flyger över städer eller nära kritisk infrastruktur. Vi gjorde ett litet internt test tidigare i år för att bevisa poängen: vi utsatte ett litiumjonbatteri och ett solid-state-batteri för samma förhållanden – 60°C värme, en liten stöt (som efterliknar en mindre krasch). Litiumjonbatteriet svällde upp och läckte vätska inom 30 minuter. Den solid state? Det blev inte ens varmt. En kund som driver drönarsäkerhet för flygplatser berättade för oss att det här är en gamechanger - de har varit tvungna att jorda drönare förut på grund av överhettningsskräck från lion, men solid-state tar bort den risken helt.

Sedan finns det kostnadsfaktorn – något som alla företag bryr sig om. En gårdskund i Iowa beräknade att de bytte ut sina litiumjon-drönarbatterier var 8:e månad, vilket kostade dem cirka \(1 800 per år per drönare. Solid-state-batterier? Tillverkaren uppskattar att de kommer att hålla i tre år. Gör uträkningen: det sänker deras årliga batterikostnad till \)600. Och laddningstid? Deras gamla litiumjonbatterier tog 1,5 timme att ladda helt; de fasta tillstånden träffade 80 % på 40 minuter. Under planteringssäsongen, när de kör drönare från gryning till skymning, ger den extra tiden upp till 2 fler flygcykler om dagen – och täcker ytterligare 50 hektar majs.

Vi kan inte heller ignorera extrema förhållanden – något som våra miljökunder tar upp hela tiden. Förra månaden hjälpte vi ett forskarlag att distribuera drönare i Alaska för att spåra fjällrävspopulationer. Temperaturen där sjunker till -30°C och litiumjonbatterier dör inom 45 minuter. Med solid state-batterier? Drönarna flög i 2 timmar i sträck och skickade tillbaka tydliga bilder av rävhålorna. Detsamma gäller för ökenarbete: en klient i Arizona använder drönare för att övervaka skogsbränder, och i 100°F värme skulle deras li-ion-batterier förlora 30 % av sin laddning på 10 minuter. Solid state? De håller stadigt – även efter timmar i solen.

Hållbarhet är en annan vinst som vi inte tar lätt på. Fler och fler av våra kunder frågar om ESG-mål, och solid-state-batterier markerar en stor ruta här. De använder 70 % mindre kobolt än litiumjonbatterier – koboltbrytning är notoriskt skadligt för både miljön och lokalsamhällen. Dessutom slog vårt hållbarhetsteam ihop siffrorna: det totala koldioxidavtrycket för ett solid-state-batteri (från produktion till kassering) är 45 % lägre än li-jon. För ett leveransföretag som siktar på att vara koldioxidneutralt 2030 är det ett enormt steg framåt.