ड्रोनमध्ये सॉलिड-स्टेट बॅटरी: विजय, अडथळे आणि ऑपरेटरसाठी पुढे काय आहे

परिणाम? 48-मिनिटांचे, 10-सेकंदांचे सतत उड्डाण- जे काही वर्षांपूर्वी लिथियम-आयनसह अकल्पनीय होते. अंतराळातील कोणासाठीही, ती केवळ संख्या नाही; याचा पुरावा आहेघन स्थितीड्रोन ऑपरेटरच्या दोन सर्वात मोठ्या ग्रिपचे निराकरण करू शकते: लहान उड्डाण वेळा आणि सुरक्षिततेची चिंता. त्या चाचणी उड्डाणाने केवळ एक विक्रम मोडला नाही - हे दाखवून दिले की eVTOLs (आणि सर्वसाधारणपणे ड्रोन) लवकरच सुरक्षिततेचा कोपरा न कापता जास्त, अधिक विश्वासार्ह मिशन हाताळू शकतात.

पॅनासोनिकनेही उडी घेतली, एसॉलिड-स्टेट बॅटरीविशेषत: लहान ड्रोनसाठी तयार केले आहे—आणि त्यांचे चष्मा व्यस्त ऑपरेटरसाठी एक गोड ठिकाण आहे. 3 मिनिटांत ड्रोन बॅटरी 10% ते 80% पर्यंत चार्ज करण्याची कल्पना करा. दिवसाला 20+ फ्लाइट चालवणाऱ्या डिलिव्हरी टीमसाठी, जे डाउनटाइम 30 मिनिटांपासून (लिथियम-आयनसह) जवळजवळ काहीही कमी करते. आणखी चांगले? खोलीच्या तपमानावर ते 10,000 ते 100,000 चार्ज सायकल चालते. आम्ही काम करत असलेल्या बांधकाम कंपनीने आम्हाला सांगितले की ते दर 6 महिन्यांनी लिथियम-आयन बॅटरी बदलतात—हा Panasonic पर्याय त्यांना 5+ वर्षे टिकू शकतो. हे मोठ्या प्रमाणावर खर्च वाचवते, परंतु याचा अर्थ लँडफिलमध्ये कमी बॅटरी संपतात—काहीतरी क्लायंट सतत विचारत आहेत कारण ते टिकाऊपणाकडे झुकतात.

परंतु येथे अशी गोष्ट आहे जी आम्ही क्लायंटसाठी शुगरकोट करत नाही: सॉलिड-स्टेटमध्ये प्रत्येक ड्रोनमध्ये येण्यापूर्वी उडी मारण्यासाठी हूप्स आहेत. आम्ही गेल्या 6 महिन्यांत डझनभर लहान-ते-मध्यम ड्रोन ऑपरेटरशी बोललो आहोत आणि त्यांच्या चिंता सर्व समान आव्हानांकडे वळतात - ज्या "कागदावरील चांगल्या चष्मा" च्या पलीकडे जातात.

आधी खर्च घ्या. केवळ साहित्य अधिक किमतीचे आहे: या बॅटरीमधील घन इलेक्ट्रोलाइट्सची किंमत लिथियम-आयनमधील द्रवापेक्षा जास्त आहे आणि ती बनवण्यासाठी आवश्यक मशीन्स? ते ऑफ-द-शेल्फ नाहीत. टेक्सासमधील एका स्टार्टअप ड्रोन निर्मात्याने आम्हाला सांगितले की त्यांना सॉलिड-स्टेटवर स्विच करायचे आहे, परंतु त्यांच्या बॅटरी सेटअपला रीटूल करण्याच्या आगाऊ खर्चाने त्यांचे संपूर्ण वार्षिक बजेट खाल्ले असेल. EHang किंवा Panasonic सारख्या मोठ्या खेळाडूंसाठी, ते आटोपशीर आहे—परंतु बहुसंख्य ऑपरेटरसाठी, तो सध्या एक अडथळा आहे.

मग "इंटरफेस स्थिरता" समस्या आहे - साध्या समस्येसाठी फॅन्सी अटी: सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट आणि बॅटरीचे इलेक्ट्रोड चांगले कार्य करण्यासाठी घट्ट, सातत्यपूर्ण संपर्कात राहणे आवश्यक आहे. परंतु प्रत्येक वेळी जेव्हा बॅटरी चार्ज होते आणि डिस्चार्ज होते तेव्हा इलेक्ट्रोड थोडेसे लहान होतात आणि विस्तारतात. कालांतराने, यामुळे लहान अंतर निर्माण होते आणि बॅटरी जलद शक्ती गमावते. गेल्या वसंत ऋतूमध्ये आम्ही फार्म ड्रोन चाचणीद्वारे हे प्रत्यक्ष पाहिले: 50 चक्रांनंतर, सॉलिड-स्टेट बॅटरीचा उड्डाण वेळ 12% ने कमी झाला—एक डीलब्रेकर नाही, परंतु शेतकऱ्याने विचारले की, "हे आणखी वाईट होईल?" आत्ता, उत्तर "कदाचित" आहे, जोपर्यंत उत्पादक अधिक टिकाऊ इलेक्ट्रोड सामग्री शोधत नाहीत.

ठिसूळपणा ही आणखी एक डोकेदुखी आहे, विशेषत: खडबडीत परिस्थितीत उडणाऱ्या ड्रोनसाठी. बहुतेक सिरेमिक-आधारित घन इलेक्ट्रोलाइट्स कठीण असतात-परंतु लवचिक नसतात. कोलोरॅडोमधील शोध आणि बचाव पथकाने गेल्या हिवाळ्यात सिरेमिक-इलेक्ट्रोलाइट बॅटरीची चाचणी केली; खडकाळ भूभागावर लँडिंग करताना, बॅटरीचे आवरण फुटले (सुदैवाने, आग लागली नाही), आणि ड्रोनची शक्ती गेली. अशा परिस्थितीत लिथियम-आयन गळती होऊ शकते, परंतु ते सुरक्षितपणे उतरण्यासाठी पुरेसा वेळ काम करत राहते. कंपन हाताळणाऱ्या ड्रोनसाठी (जसे की बांधकाम साइट स्कॅनर) किंवा हार्ड लँडिंग (जसे वन्यजीव मॉनिटरिंग ड्रोन), ही एक मोठी चिंतेची बाब आहे.

अगदी लिथियम डेंड्राइट्स—त्या लहान, सुईसारख्या रचना ज्या लिथियम-आयन बॅटरी कमी करतात—पूर्णपणे गेलेल्या नाहीत. ते सॉलिड-स्टेटमध्ये दुर्मिळ असतात, परंतु आम्ही बॅटरी अभियंत्यांकडून ऐकले आहे की उच्च चार्जिंग वेगाने (जसे की Panasonic चे 3-मिनिट चार्ज), डेंड्राइट्स अद्याप तयार होऊ शकतात. हा एक लहान धोका आहे, परंतु गर्दीच्या भागांवरून उड्डाण करणाऱ्या ऑपरेटरसाठी, "लहान" नेहमीच "पुरेसे चांगले" नसते.

उष्णता आणखी एक आश्चर्य आहे. लिथियम-आयनपेक्षा उच्च तापमानात सॉलिड-स्टेट सुरक्षित असते, परंतु ते उष्णता देखील नष्ट करत नाही. उच्च-शक्तीच्या कामांसाठी वापरण्यात येणारे ड्रोन-जसे की भारी पेलोड उचलणे किंवा जास्त वेगाने उड्डाण करणे-उष्मा जलद वाढू शकते. आम्ही 50lb पॅकेज वितरणासाठी सॉलिड-स्टेट ड्रोनची चाचणी करणाऱ्या लॉजिस्टिक क्लायंटसोबत काम केले; उड्डाणाच्या 25 मिनिटांनंतर, बॅटरी इतकी गरम झाली की ड्रोनच्या सॉफ्टवेअरने ते लवकर उतरण्यास भाग पाडले. त्यांना हलके वजनाचे उष्मा सिंक जोडावे लागले, जे पेलोड क्षमतेत कमी होते—सॉलिड-स्टेटवर स्विच करण्याच्या उद्देशाचा एक भाग पराभूत केला.

आणि मॅन्युफॅक्चरिंग स्केल विसरू नका. सध्या, बहुतेक सॉलिड-स्टेट बॅटरी लहान बॅचमध्ये बनविल्या जातात. ड्रोन ऑपरेटर ज्याला महिन्याला 100 बॅटरीची आवश्यकता असते तो डिलिव्हरीसाठी 6-8 आठवडे वाट पाहू शकतो, तर लिथियम-आयन बॅटरी त्याच दिवशी स्टॉकमध्ये असतात. जोपर्यंत कारखाने लिथियम-आयन सारख्या त्वरीत (आणि स्वस्तात) सॉलिड-स्टेट बॅटरी काढू शकत नाहीत, तोपर्यंत सर्वात मोठ्या संघांशिवाय सर्वांसाठी अवलंब करणे मंद राहील.

जेव्हा सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्सचा विचार केला जातो, तेव्हा "सर्व-आकार-फिट-सर्व" नाही. सिरॅमिक्स चालकतेसाठी उत्तम आहेत—ते आयन जलद हलवू देतात, ज्याचा अर्थ अधिक शक्ती आहे—परंतु आम्ही पाहिल्याप्रमाणे ते ठिसूळ आहेत. पॉलिमर लवचिक असतात, त्यामुळे ते कंपन चांगल्या प्रकारे हाताळतात, परंतु ते खोलीच्या तपमानावर मंद असतात—मंद गतीने चालणाऱ्या कृषी ड्रोनसाठी ठीक आहे, परंतु जलद वितरण ड्रोनसाठी वाईट आहे. सल्फाइड्स हे मध्यम ग्राउंड आहेत: चांगली चालकता आणि लवचिकता, परंतु ते ओलावावर प्रतिक्रिया देतात. फ्लोरिडामधील किनारपट्टीवरील ड्रोन ऑपरेटरने आम्हाला सांगितले की त्यांना सल्फाइड-आधारित बॅटरीमध्ये जलरोधक आवरण जोडावे लागले, ज्यामुळे वजन वाढले. योग्य इलेक्ट्रोलाइट निवडणे हे ड्रोन काय करते - आणि ते कुठे उडते यावर पूर्णपणे अवलंबून असते.

ही चांगली बातमी आहे, तरीही: आम्ही नमूद केलेले प्रत्येक आव्हान सोडवले जात आहे, एका वेळी एक चाचणी. EHang चे उड्डाण फ्लूक नव्हते; ड्रोनला सॉलिड-स्टेट कसे बनवायचे हे उत्पादक शोधत असल्याचे हे लक्षण आहे. Panasonic ची जलद-चार्जिंग बॅटरी फक्त एक प्रोटोटाइप नाही—ती निवडक क्लायंटला पाठवायला सुरुवात करत आहे. आणि अधिक ऑपरेटर सॉलिड-स्टेटची मागणी करत असल्याने, खर्च कमी होईल.

आत्ता ड्रोन व्यवसाय चालवणाऱ्या प्रत्येकासाठी, प्रश्न "जर" सॉलिड-स्टेट ताब्यात घेईल असा नाही - तो "केव्हा आणि कसा तयार करावा" असा आहे. लहान सुरुवात करा: तुमच्या सर्वाधिक मागणी असलेल्या ड्रोनसह काही सॉलिड-स्टेट बॅटरीची चाचणी करा (जसे की डिलिव्हरी किंवा शोध आणि बचाव) आणि वेळेत आणि बदल्यात बचतीचा मागोवा घ्या. कस्टम सोल्यूशन्सबद्दल तुमच्या बॅटरी पुरवठादाराशी बोला—बरेच जण तुमच्या विशिष्ट वापराच्या केससाठी इलेक्ट्रोलाइट्स बदलण्यास इच्छुक आहेत.

सॉलिड-स्टेट अद्याप परिपूर्ण नाही, परंतु सर्वात महत्त्वाच्या मार्गांनी लिथियम-आयनपेक्षा ते आधीपासूनच चांगले आहे: लांब उड्डाणे, सुरक्षित ऑपरेशन्स आणि कमी डाउनटाइम. आणि kinks बाहेर काम करा म्हणून? आम्ही अशा भविष्याकडे पाहत आहोत जिथे ड्रोन फक्त "काम पूर्ण करत नाहीत" - ते ते पूर्वीपेक्षा जलद, स्वस्त आणि अधिक ठिकाणी करतात.

तुमच्या ड्रोनसाठी कोणती सॉलिड-स्टेट बॅटरी अर्थपूर्ण आहे याबद्दल तुम्हाला उत्सुकता असल्यास किंवा आम्ही क्लायंटसह चालवलेल्या चाचण्यांबद्दल अधिक जाणून घेऊ इच्छित असल्यास, आम्हाला एक ओळ द्या. हे फक्त तांत्रिक चर्चा नाही - हे तुमच्या ड्रोन ऑपरेशन्सला तुमच्यासाठी कठोर परिश्रम करण्याबद्दल आहे.