چرا باتری های حالت جامد تغییر دهنده بازی برای هواپیماهای بدون سرنشین هستند؟

اشتباه نکنید - لیتیوم یون یک اسباب کار برای پهپادها بوده است. کیت‌های سرگرمی بی‌نظیر را به ابزارهایی تبدیل کرد که می‌توانند داروها را تحویل دهند یا مزارع مزرعه را اسکن کنند. اما پس از صحبت با ده‌ها اپراتور هواپیماهای بدون سرنشین در طول سال گذشته، تکرار همان ناامیدی‌ها را شنیدم. یک تیم تحویل در مینه سوتا مجبور شد ناوگان خود را در ژانویه گذشته زمین گیر کند زیرا دمای منفی 10 درجه فارنهایت باعث از بین رفتن شارژ لیتیوم-یون در 12 دقیقه شد. یک سرویس پهپاد داروخانه در تگزاس با گرم شدن بیش از حد باتری در حین پرواز در نزدیکی یک مدرسه تماس نزدیک داشت. و تقریباً همه از زمان پرواز شکایت دارند: حداکثر 20 تا 30 دقیقه، که به این معنی است که یک سفر رفت و برگشت 4 مایلی آن را تحت فشار قرار می دهد. برای اینکه تحویل هواپیماهای بدون سرنشین فراتر از «پروژه‌های آزمایشی» و به زندگی روزمره حرکت کند، ما به باتری نیاز داریم که عکس‌ها را صدا نکند.

وارد کنیدباتری های حالت جامد. این فقط یک «باتری بهتر» نیست، بلکه یک بازنشانی کامل برای نحوه نیرو دادن به پهپادها است. تغییر بزرگ؟ به جای الکترولیت مایع که لیتیوم-یون را قابل اشتعال و حساس به آب و هوا می کند، در حالت جامد از یک هسته متراکم و جامد استفاده می شود (پلیمرهای سرامیکی یا تقویت شده را در نظر بگیرید). مانند تعویض یک بطری آب پلاستیکی نشتی با یک قمقمه فولادی ضد زنگ: محکم تر، بدون ریختن، و ساخته شده برای کنترل هرج و مرج. و برای تحویل پهپاد؟ این تغییر کوچک، احتمالاتی را که تا به حال فقط درباره آنها صحبت کرده بودیم، باز می کند.

بیایید با واضح ترین برد شروع کنیم: زمان پرواز. اوایل امسال، من با یک آزمایش زنجیره ای پیتزا کار کردمباتری های حالت جامددر پهپادهای تحویلی خود دستگاه‌های لیتیوم قدیمی آن‌ها می‌توانست 3 مایل رفت و برگشت را طی کند و یک جعبه پیتزا را حمل کند، قبل از اینکه نیاز به شارژ مجدد داشته باشد. با حالت جامد؟ آنها به 8 مایل رسیدند - به اندازه کافی برای پوشش سه محله دیگر در هر پهپاد - و جعبه دوم را بدون برد برش اضافه کردند. این فقط «زمان بیشتر در هوا» نیست؛ این تفاوت بین تحویل هواپیماهای بدون سرنشین به عنوان یک تازگی و بخشی سودآور از تجارت آنها است. برای اپراتورهای کوچک، منطقه تحویل خود را بدون خرید هواپیماهای بدون سرنشین دو برابر کنید؟ این یک پیروزی نهایی است که نمی توانید نادیده بگیرید.

ایمنی یکی دیگر از موارد غیر قابل مذاکره است. تابستان گذشته، یکی از مشتریانی که لوازم پزشکی را در فلوریدا تحویل می‌داد، دچار ترس شد: یک باتری لیتیوم یونی در اواسط پرواز شروع به دود کردن کرد و خلبان را مجبور کرد در یک زمین خالی فرود بیاید. آنها به نمونه های اولیه حالت جامد روی آوردند، و از آن زمان؟ بدون گرمای بیش از حد، بدون نشتی - حتی زمانی که یک پهپاد در یک طوفان رعد و برق گرفتار شد و در چمن فرو رفت. برای پهپادهایی که بر فراز خیابان‌های شلوغ، مدارس یا بیمارستان‌ها پرواز می‌کنند، این آرامش خاطر فقط خوب نیست، بلکه باید تأییدیه‌های نظارتی را دریافت کنید. مایع قابل اشتعال لیتیوم یون همیشه یک پرچم قرمز برای تنظیم کننده ها بوده است. حالت جامد این خطر را به طور کامل از بین می برد.

سپس آب و هوا وجود دارد - قاتل خاموش عملکرد لیتیوم یون. اون مشتری مینه سوتا که گفتم؟ آنها در زمستان گذشته باتری های حالت جامد را آزمایش کردند و ناگهان هواپیماهای بدون سرنشین آنها به مدت 40 دقیقه در دمای انجماد پرواز کردند - به اندازه ای که تمام مسیر خود را بدون بازگشت به عقب طی کرد. در پایین در آریزونا، یک سرویس تحویل مواد غذایی نشان داد که باتری‌های حالت جامد 90 درصد از شارژ خود را در حرارت 100 درجه فارنهایت نگه می‌دارند، در مقایسه با 60 درصد باتری‌های لیتیوم یونی. برای اینکه تحویل هواپیماهای بدون سرنشین در سراسر کشور کار کند، نمی‌توانید سیستمی داشته باشید که وقتی هوا شدید می‌شود خاموش شود. حالت جامد در نهایت به عملگرها این ثبات را می دهد.

این هم فقط یک نظریه نیست. بازیکنان بزرگ باتری در حال تبدیل نمونه های اولیه به ابزارهایی هستند که تیم های تحویل می توانند واقعاً از آنها استفاده کنند. CATL - غول باتری چینی که نیمی از خودروهای برقی جهان را تامین می کند - در اوایل سال جاری یک باتری حالت جامد "تغلیظ شده" را با سرعت 500 وات ساعت بر کیلوگرم تولید کرد. بیایید این را برای اپراتورهای هواپیماهای بدون سرنشین ترجمه کنیم: یک باتری لیتیوم یون استاندارد با سرعت 250 وات ساعت بر کیلوگرم شارژ می شود و 30 دقیقه پرواز به شما می دهد. در 500 وات بر کیلوگرم؟ شما به 1.5 ساعت زمان پرواز نگاه می کنید. پهپادی را تصور کنید که می‌تواند در یک سفر بسته‌ها را به کل یک شهر کوچک برساند، ظرف 45 دقیقه شارژ شود (در حالت جامد نیز سریع‌تر شارژ می‌شود) و دوباره به بیرون برود. CATL در حال آزمایش این موارد با شرکت‌های هواپیماهای بدون سرنشین چینی است و بازخورد اولیه بسیار زیاد است - یک اپراتور توقف شارژ روزانه خود را از 8 به 3 کاهش داد.

حالا بیایید واقعی باشیم - هنوز موانعی وجود دارد. در حال حاضر، باتری های حالت جامد 2 تا 3 برابر بیشتر از لیتیوم یون قیمت دارند. اما این برای دوره با فناوری جدید برابر است - به یاد داشته باشید زمانی که باتری خودروهای برقی \(1000 در هر کیلووات ساعت) قیمت دارند؟ اکنون آنها کمتر از 150 هستند. CATL می‌گوید باتری 500 Wh/kg آن‌ها تا سال 2026 با قیمت‌های لیتیوم یون سطح بالا مطابقت خواهد داشت و QuantumScape با افزایش تولید، کاهش هزینه‌های مشابه را هدف قرار داده است. مقیاس تولید چالش دیگری است - در حال حاضر، بیشتر باتری های حالت جامد در دسته های کوچک ساخته می شوند. اما همانطور که شرکت‌های پهپاد بیشتری سفارش می‌دهند، این به سرعت تغییر می‌کند.

در اینجا نتیجه نهایی برای هر کسی که در تحویل هواپیمای بدون سرنشین است: گلوگاه باتری در نهایت در حال شکستن است. طی 3 تا 5 سال آینده، حالت جامد برای هر اپراتوری که می‌خواهد رقابت کند، از حالت "خوب برای داشتن" به "باید" تبدیل خواهد شد. تیم هایی که زودتر از این فناوری استفاده می کنند؟ آنها کسانی هستند که بسته‌ها را سریع‌تر تحویل می‌دهند، زمین‌های بیشتری را پوشش می‌دهند و مشتریان را به دست می‌آورند – در حالی که رقبای لیتیوم یونی را دنبال می‌کنند.

برای سرمایه گذاران، این فرصتی برای ورود به بخشی است که در شرف انفجار است. برای مصرف کنندگان، این به معنای تحویل سریع تر، خدمات قابل اطمینان تر و هزینه کمتر است. و برای ما - افرادی که آینده تحویل را می سازند - به این معنی است که در نهایت شاهد موفقیت فناوری هواپیماهای بدون سرنشین با هیاهوها هستیم.

لیتیوم یون ما را به اینجا رساند. اما حالت جامد؟ تحویل هواپیماهای بدون سرنشین به جایی می‌رسد که ما همیشه می‌خواستیم.