Miksi puolijohdeakut ovat droonien pelinvaihtaja

Älä ymmärrä minua väärin – litiumioni on ollut dronejen työhevonen. Se muutti kömpelöistä harrastussarjoista työkaluja, joilla voidaan toimittaa lääkkeitä tai skannata maatilan peltoja. Mutta keskustellessani kymmenien drone-operaattoreiden kanssa viimeisen vuoden aikana, olen kuullut saman turhautumisen toistuvasti. Toimitustiimi Minnesotassa joutui katkaisemaan laivastonsa viime tammikuussa, koska -10 °F:n lämpötila tappoi litiumionilataukset 12 minuutissa. Apteekin dronepalvelu Texasissa sai läheisen yhteydenoton, kun akku ylikuumeni kesken lennon lähellä koulua. Ja melkein kaikki valittavat lentoajoista: max 20-30 minuuttia, mikä tarkoittaa, että 4 mailin edestakainen matka painaa sitä. Jotta drone-toimitus siirtyisi "pilottiprojektien" ulkopuolelle ja siirtyisi jokapäiväiseen elämään, tarvitsemme akun, joka ei vaadi laukauksia.

Entersolid-state akut. Tämä ei ole vain "parempi akku" - se on täydellinen nollaus droonien käyttöön. Suuri muutos? Nestemäisen elektrolyytin sijaan, joka tekee litiumionista syttyvää ja sääherkkää, kiinteässä tilassa käytetään tiheää, kiinteää ydintä (ajatellen keraamista tai vahvistettua polymeeriä). Se on kuin vaihtaisit vuotavan muovisen vesipullon ruostumattomasta teräksestä valmistettuun termospulloon: sitkeämpi, ei roiskeita ja valmistettu kestämään kaaosta. Ja drone-toimitukseen? Tämä pieni muutos avaa mahdollisuuksia, joista olemme vain puhuneet – tähän asti.

Aloitetaan ilmeisimmästä voitosta: lentoajasta. Aiemmin tänä vuonna työskentelin pizzaketjutestauksen parissasolid-state akuttoimitusdrooneillaan. Heidän vanhat litiumkokoonpanonsa saattoivat lentää 3 mailia edestakaisin yhden pizzalaatikon mukana ennen latausta. Kiinteän olomuodon kanssa? Ne saavuttivat 8 mailia – tarpeeksi kattamaan kolme muuta kaupunginosaa dronea kohden – ja lisäsivät toisen laatikon ilman leikkausetäisyyttä. Se ei ole vain "enemmän aikaa ilmassa"; tämä on ero sen välillä, että drone-toimitus on uutuus ja kannattava osa heidän liiketoimintaansa. Pienille operaattoreille, kaksinkertaistatko toimitusvyöhykkeesi ostamatta lisää droneja? Tämä on voitto, jota et voi sivuuttaa.

Turvallisuus on toinen, josta ei voi neuvotella. Viime kesänä Floridassa lääkintätarvikkeita toimittava asiakas pelästyi: litiumioniakku alkoi savuta kesken lennon ja pakotti lentäjän laskeutumaan tyhjälle tontille. He siirtyivät solid-state-prototyyppeihin, ja siitä lähtien? Ei ylikuumenemista, ei vuotoja – vaikka drone joutuisi ukkosmyrskyyn ja sukelsi nurmikkoon. Vilkkaiden katujen, koulujen tai sairaaloiden yli lentäville droneille tämä mielenrauha ei ole vain mukavaa – se vaatii viranomaishyväksynnän. Litium-ionin syttyvä neste on aina ollut punainen lippu sääntelijöille; solid-state eliminoi tämän riskin kokonaan.

Sitten on sää – litiumionitehokkuuden hiljainen tappaja. Mainitsemani Minnesotan asiakas? He testasivat puolijohde-akkuja viime talvena, ja yhtäkkiä heidän drooninsa lensivät 40 minuuttia jäätymislämpötiloissa – tarpeeksi kattamaan koko reitin kääntymättä takaisin. Arizonassa päivittäistavarakaupan jakelupalvelu havaitsi, että puolijohdeakut pitivät 90 % latauksestaan ​​100 °F:n lämmössä, kun taas litiumioniakkujen 60 %. Jotta drone-toimitus toimisi valtakunnallisesti, sinulla ei voi olla järjestelmää, joka sammuu, kun sää muuttuu äärimmäiseksi. Solid-state antaa lopulta operaattoreille tämän johdonmukaisuuden.

Tämä ei myöskään ole vain teoriaa. Suuret akkupelaajat tekevät prototyypeistä työkaluja, joita toimitustiimit voivat todella käyttää. CATL - kiinalainen akkujätti, joka käyttää puolta maailman sähköautoista - otti käyttöön "tiivistetyn" solid-state-akun, jonka teho saavutti 500 Wh/kg aiemmin tänä vuonna. Käännetään tämä drone-operaattoreille: tavallisen litiumioniakun teho on 250 Wh/kg, mikä antaa sinulle 30 minuuttia lentoaikaa. 500 Wh/kg? Tarkastelet 1,5 tunnin lentoaikaa. Kuvittele drone, joka voi toimittaa paketteja koko pikkukaupunkiin yhdellä matkalla, ladata 45 minuutissa (myös kiinteässä tilassa latautuu paljon nopeammin) ja suunnata takaisin. CATL testaa niitä jo kiinalaisten drone-yritysten kanssa, ja varhainen palaute on valtava – yksi operaattori leikkasi päivittäisen latausajan 8:sta kolmeen.

Olkaamme nyt tosia – esteitä on vielä. Tällä hetkellä solid-state-akut maksavat 2-3 kertaa enemmän kuin litiumioniakut. Mutta se on uuden tekniikan kurssi – muista, kun sähköautojen akut maksoivat \(1 000 kWh? Nyt ne ovat alle \) 150. CATL sanoo, että heidän 500 Wh/kg akkunsa vastaa huippuluokan litiumionihintoja vuoteen 2026 mennessä, ja QuantumScape tähtää vastaaviin kustannusleikkauksiin tuotantoa lisääessään. Valmistuksen mittakaava on toinen haaste – tällä hetkellä useimmat puolijohdeakut valmistetaan pienissä erissä. Mutta kun yhä useammat drone-yritykset tekevät tilauksia, se muuttuu nopeasti.

Tässä on lopputulos kaikille drone-toimituksissa: akun pullonkaula on vihdoin murtumassa. Seuraavien 3–5 vuoden aikana solid-state-järjestelmä muuttuu "kiva-to-have" -tilasta "pakollinen" kaikille kilpailijoille. Tiimit, jotka ottavat tämän tekniikan käyttöön aikaisin? He toimittavat paketteja nopeammin, kattavat enemmän aluetta ja saavat asiakkaita – samalla kun kilpailijat jäävät kiinni litium-ioni-peleihin.

Sijoittajille tämä on mahdollisuus päästä alalle, joka on räjähtämässä. Kuluttajille se tarkoittaa nopeampia toimituksia, luotettavampaa palvelua ja alhaisempia kustannuksia. Ja meille – toimituksen tulevaisuutta rakentaville ihmisille – se tarkoittaa vihdoinkin dronetekniikan täyttämistä hypetyksen mukaisesti.

Litium-ioni sai meidät tänne. Mutta solid-state? Se vie drone-toimituksen sinne, missä olemme aina halunneet sen menevän.