Bateri Pepejal Dalam Dron: Menang, Rintangan, dan Apa Yang Seterusnya Untuk Pengendali

Hasilnya? Penerbangan berterusan selama 48 minit, 10 saat-sesuatu yang tidak dapat difikirkan dengan lithium-ion hanya beberapa tahun yang lalu. Bagi sesiapa di ruang angkasa, itu bukan hanya nombor; Ia adalah bukti bahawakeadaan pepejalBoleh menetapkan dua keluhan terbesar pengendali drone: masa penerbangan pendek dan kebimbangan keselamatan. Penerbangan ujian itu tidak hanya memecahkan rekod -ia menunjukkan bahawa evtols (dan drone, secara umum) tidak lama lagi dapat mengendalikan misi yang lebih lama dan lebih dipercayai tanpa memotong sudut keselamatan.

Panasonic juga melompat, denganbateri pepejalDibina secara khusus untuk drone yang lebih kecil -dan spesifikasi mereka memukul tempat yang manis untuk pengendali yang sibuk. Bayangkan mengecas bateri drone dari 10% hingga 80% dalam 3 minit. Untuk pasukan penghantaran yang menjalankan 20+ penerbangan sehari, yang memotong downtime dari 30 minit (dengan lithium-ion) hingga hampir tidak ada. Lebih baik? Ia berlangsung 10,000 hingga 100,000 kitaran caj pada suhu bilik. Sebuah syarikat pembinaan yang kami bekerjasama memberitahu kami mereka menggantikan bateri lithium-ion setiap 6 bulan-pilihan Panasonic ini boleh bertahan 5+ tahun. Itulah kos besar menyelamatkan, tetapi ia juga bermakna bateri yang lebih sedikit yang berakhir di tapak pelupusan sampah -sesuatu pelanggan semakin bertanya tentang ketika mereka bersandar ke kemampanan.

Tetapi inilah perkara yang kita tidak gula untuk pelanggan: keadaan pepejal masih mempunyai gelung untuk melompat sebelum ia berada di setiap drone. Kami telah berbincang dengan berpuluh-puluh pengendali drone kecil hingga sederhana sejak 6 bulan yang lalu, dan kebimbangan mereka semua melingkari kembali kepada cabaran yang sama-yang melampaui "spesifikasi yang baik di atas kertas."

Ambil kos terlebih dahulu. Bahan-bahan sahaja adalah pricier: elektrolit pepejal dalam bateri ini lebih mahal daripada yang cair dalam lithium-ion, dan mesin yang diperlukan untuk membuatnya? Mereka tidak berada di luar. Pembuat drone permulaan di Texas memberitahu kami bahawa mereka mahu beralih ke keadaan pepejal, tetapi kos pendahuluan untuk mengulangi persediaan bateri mereka akan memakan keseluruhan anggaran tahunan mereka. Bagi pemain besar seperti Ehang atau Panasonic, itu boleh diurus -tetapi untuk majoriti pengendali, ia adalah penghalang sekarang.

Kemudian ada masalah "kestabilan antara muka" untuk masalah yang mudah: elektrolit pepejal dan elektrod bateri perlu kekal dalam hubungan yang ketat dan konsisten untuk berfungsi dengan baik. Tetapi setiap kali bateri caj dan dilepaskan, elektrod mengecut dan berkembang sedikit. Dari masa ke masa, yang mewujudkan jurang kecil, dan bateri kehilangan kuasa lebih cepat. Kami melihat ini secara langsung dengan ujian drone ladang musim bunga lepas: selepas 50 kitaran, masa penerbangan bateri pepejal turun sebanyak 12%-bukan perjanjian perjanjian, tetapi cukup petani bertanya, "Adakah ini akan menjadi semakin buruk?" Sekarang, jawapannya adalah "mungkin," sehingga pengeluar mengetahui lebih banyak bahan elektrod yang tahan lama.

Brittleness adalah sakit kepala yang lain, terutama untuk drone yang terbang dalam keadaan kasar. Kebanyakan elektrolit pepejal berasaskan seramik adalah sukar-tetapi tidak fleksibel. Pasukan mencari dan menyelamat di Colorado menguji bateri elektrolit seramik musim sejuk lepas; Semasa pendaratan di kawasan berbatu, selongsong bateri retak (bernasib baik, tidak ada api), dan kuasa yang hilang. Lithium-ion mungkin bocor dalam senario itu, tetapi ia biasanya terus bekerja cukup lama untuk mendarat dengan selamat. Bagi pesawat yang mengendalikan getaran (seperti pengimbas tapak pembinaan) atau pendaratan keras (seperti drone pemantauan hidupan liar), ini adalah kebimbangan besar.

Malah lithium dendrite-struktur-struktur seperti jarum yang kecil, yang tidak sepenuhnya hilang. Mereka lebih jarang dalam keadaan pepejal, tetapi kami telah mendengar dari jurutera bateri yang pada kelajuan pengisian yang tinggi (seperti caj 3-minit Panasonic), dendrit masih boleh terbentuk. Ini risiko yang lebih kecil, tetapi bagi pengendali yang terbang di kawasan yang sesak, "lebih kecil" tidak selalu "cukup baik."

Haba adalah satu lagi kejutan. Negeri pepejal lebih selamat pada suhu tinggi daripada lithium-ion, tetapi ia juga tidak menghilangkan haba. Satu drone yang digunakan untuk tugas-tugas kuasa tinggi-seperti mengangkat muatan berat atau terbang pada kelajuan tertinggi untuk panjang-boleh membina haba dengan cepat. Kami bekerja dengan pelanggan logistik menguji drone keadaan pepejal untuk penghantaran pakej 50lb; Selepas 25 minit penerbangan, bateri mendapat cukup panas sehingga perisian drone memaksa ia mendarat lebih awal. Mereka terpaksa menambah tenggelam haba yang ringan, yang memotong ke dalam kapasiti muatan-mengalahkan sebahagian daripada tujuan beralih ke keadaan pepejal.

Dan jangan lupa skala pembuatan. Sekarang, kebanyakan bateri pepejal dibuat dalam kelompok kecil. Pengendali drone yang memerlukan 100 bateri sebulan mungkin menunggu 6-8 minggu untuk penghantaran, sedangkan bateri lithium-ion berada dalam stok yang sama. Sehingga kilang-kilang boleh mengetuk bateri keadaan pepejal dengan cepat (dan murah) sebagai lithium-ion, pengangkatan akan tetap lambat untuk semua tetapi pasukan terbesar.

Apabila ia datang kepada elektrolit pepejal sendiri, tidak ada "satu-saiz-sesuai-semua" sama ada. Seramik hebat untuk kekonduksian -mereka membiarkan ion bergerak pantas, yang bermaksud lebih banyak kuasa -tetapi mereka rapuh, seperti yang kita lihat. Polimer adalah fleksibel, jadi mereka mengendalikan getaran lebih baik, tetapi mereka lebih perlahan pada suhu bilik untuk drone pertanian yang perlahan, tetapi buruk untuk drone penghantaran yang cepat. Sulfida adalah pertengahan: kekonduksian dan fleksibiliti yang baik, tetapi mereka bertindak balas terhadap kelembapan. Pengendali drone pantai di Florida memberitahu kami mereka terpaksa menambah selongsong kalis air ke bateri berasaskan sulfida, yang menambah berat badan. Memilih elektrolit yang betul bergantung sepenuhnya pada apa yang dilakukan oleh drone -dan di mana ia terbang.

Inilah berita baik, walaupun: Setiap cabaran yang telah kami sebutkan sedang diselesaikan, satu ujian pada satu masa. Penerbangan Ehang bukanlah kebetulan; Ia adalah tanda bahawa pengeluar memikirkan bagaimana untuk menyesuaikan keadaan pepejal kepada drone. Bateri pengisian cepat Panasonic bukan sekadar prototaip-ia mula menghantar untuk memilih pelanggan. Dan apabila lebih banyak pengendali menuntut keadaan pepejal, kos akan jatuh.

Bagi sesiapa yang menjalankan perniagaan drone sekarang, persoalannya bukan "jika" keadaan pepejal akan mengambil alih-itu "ketika, dan bagaimana untuk mempersiapkan." Mulakan Kecil: Uji beberapa bateri pepejal dengan drone yang paling tinggi (seperti penghantaran atau carian dan menyelamat) dan menjejaki simpanan dalam masa dan penggantian. Bercakap dengan pembekal bateri anda mengenai penyelesaian tersuai -banyak yang sanggup tweak elektrolit untuk kes penggunaan khusus anda.

Negeri pepejal tidak sempurna lagi, tetapi ia sudah lebih baik daripada lithium-ion dengan cara yang paling penting: penerbangan lebih lama, operasi yang lebih selamat, dan kurang downtime. Dan ketika kinks dapat bekerja? Kami melihat masa depan di mana drone tidak hanya "mendapatkan pekerjaan yang dilakukan" -mereka melakukannya dengan lebih cepat, lebih murah, dan di lebih banyak tempat berbanding sebelum ini.

Jika anda ingin tahu tentang bateri keadaan pepejal yang masuk akal untuk drone anda, atau ingin mendengar lebih lanjut mengenai ujian yang telah kami jalankan dengan pelanggan, lepaskan kami. Ini bukan hanya Tech Talk -ini tentang membuat operasi drone anda lebih sukar untuk anda.