แบตเตอรี่โซลิดสเตตสำหรับโดรนกับลิเธียมไอออนเป็นอย่างไร？

1. ความทนทานของแบตเตอรี่เป็นข้อจำกัดสำคัญมายาวนานในการปฏิบัติการด้วยโดรนแบบใช้สองทางเชิงพาณิชย์และพลเรือนทหาร

ไม่ว่าจะเป็นการตรวจสอบโครงสร้างพื้นฐาน การสำรวจทางการเกษตร ภารกิจค้นหาและกู้ภัย หรือการลาดตระเวนทางทหาร ระยะเวลาการบินจะจำกัดระยะปฏิบัติการและความจุน้ำหนักบรรทุกโดยตรง

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมจะยังคงเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรม แต่ยังคงจำกัดเวลาการบินของโดรนมืออาชีพไว้ที่ 20 ถึง 60 นาทีภายใต้สภาวะที่เหมาะสม ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและน้ำหนักบรรทุกยังช่วยลดระยะเวลาภารกิจจริงอีกด้วย คอขวดนี้บังคับให้ผู้ปฏิบัติงานต้องวางแผนลอจิสติกส์ที่ซับซ้อน สลับแบตเตอรี่บ่อยครั้ง และจำกัดความซับซ้อนของภารกิจ

2. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับแบตเตอรี่โซลิดสเตต: การเปรียบเทียบทางเทคนิค

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: ประสิทธิภาพและข้อจำกัดในปัจจุบัน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้อิเล็กโทรไลต์เหลวเพื่อขนส่งไอออนลิเธียมระหว่างอิเล็กโทรด ข้อได้เปรียบหลักได้แก่: ความหนาแน่นของพลังงานค่อนข้างสูง (สูงถึง 250 Wh/kg) ความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็ว และขนาดการผลิตที่เติบโตเต็มที่พร้อมความคุ้มค่าด้านต้นทุนที่พัฒนาผ่านการปรับปรุงที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องหลายทศวรรษ เทคโนโลยีนี้ได้รับการพิสูจน์ เชื่อถือได้ และนำไปใช้อย่างกว้างขวาง โดยเป็นรากฐานของการใช้งานที่ครอบคลุมในภาคส่วนโดรนเชิงพาณิชย์

3. อย่างไรก็ตาม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนก็มีข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน:

ระยะเวลาการบินถูกจำกัดโดยขีดจำกัดบนของความหนาแน่นของพลังงานในทางปฏิบัติในปัจจุบัน

ความปลอดภัยยังคงเป็นข้อกังวลที่สำคัญ: อิเล็กโทรไลต์เหลวติดไฟได้ ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อความร้อนที่ควบคุมไม่ได้และความล้มเหลวที่เป็นภัยพิบัติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงหรือผลกระทบที่ตามมา

อายุการใช้งานแบตเตอรี่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับวงจรการคายประจุ ประสิทธิภาพลดลงอย่างมากเกินกว่าจำนวนรอบที่กำหนด

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความไวสูงต่ออุณหภูมิที่สูงมาก อุณหภูมิต่ำทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลง ในขณะที่อุณหภูมิสูงจะเพิ่มความเสี่ยงจากไฟไหม้

4. แบตเตอรี่โซลิดสเตท: การก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีครั้งต่อไป?

แบตเตอรี่โซลิดสเตต (SSB) บรรลุนวัตกรรมโครงสร้างพื้นฐานโดยการแทนที่อิเล็กโทรไลต์เหลวด้วยอิเล็กโทรไลต์โซลิดสเตต (โดยทั่วไปคือเมทริกซ์เซรามิก แก้ว หรือโพลีเมอร์) รายงานล่าสุดระบุว่าแบตเตอรี่โซลิดสเตตอาจมีความหนาแน่นของพลังงานเกิน 400 Wh/kg โดยการศึกษาบางชิ้นชี้ให้เห็นถึงศักยภาพที่มากยิ่งขึ้นไปอีก ตามทฤษฎีแล้ว การก้าวกระโดดครั้งนี้หมายความว่าโดรนสามารถขยายเวลาบินหรือบรรทุกอุปกรณ์ได้มากขึ้นโดยมีน้ำหนักแบตเตอรี่เท่าเดิม ประเด็นสำคัญเหล่านี้เป็นข้อมูลอ้างอิงที่มีคุณค่าเมื่อประเมินข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกับแบตเตอรี่โซลิดสเตตสำหรับโดรน

ข้อได้เปรียบหลักที่เน้นในรายงานและการศึกษาของอุตสาหกรรม ได้แก่:

ความหนาแน่นของพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ: แบตเตอรี่โซลิดสเตตสามารถขยายระยะการบินด้วยโดรนเชิงพาณิชย์ได้สองถึงสามครั้ง ทำให้สามารถใช้งานได้นานหลายชั่วโมงเหนือกว่าเทคโนโลยีลิเธียมไอออนในปัจจุบัน

ความปลอดภัยที่เพิ่มขึ้น: อิเล็กโทรไลต์ของแข็งที่ไม่ติดไฟช่วยลดความเสี่ยงจากไฟไหม้และการระเบิดได้อย่างมาก ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการปฏิบัติงานในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นหรือมีความละเอียดอ่อน

อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น: แบตเตอรี่โซลิดสเตตทนทานต่อรอบการคายประจุประจุนับพันครั้งโดยไม่เสื่อมสภาพ ซึ่งมีแนวโน้มว่าต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของจะลดลงสำหรับผู้ปฏิบัติงานในเชิงพาณิชย์และการทหาร

ประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในอุณหภูมิที่สูงมาก: อิเล็กโทรไลต์แข็งจะรักษาเสถียรภาพในสภาพแวดล้อมขั้วโลกหรือทะเลทราย ขยายขอบเขตการใช้งานสำหรับภารกิจโดรนที่สำคัญ

ในภาคเกษตรกรรม โดรนที่ติดตั้งแบตเตอรี่เหล่านี้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องในพื้นที่กว้างใหญ่โดยไม่จำเป็นต้องชาร์จประจุใหม่กลางเที่ยวบิน โดยทำหน้าที่ต่างๆ เช่น การตรวจสอบพืชผล การฉีดพ่นยาฆ่าแมลง และการวิเคราะห์ดิน การออกแบบที่กะทัดรัดช่วยให้เคลื่อนที่ได้อย่างคล่องตัวในพื้นที่จำกัด เช่น สวนผลไม้

ทีมกู้ภัยยังใช้แบตเตอรี่เหล่านี้เพื่อตอบสนองต่อเหตุฉุกเฉินด้วย โดรนสามารถเข้าถึงพื้นที่ภัยพิบัติได้อย่างรวดเร็วเพื่อส่งความช่วยเหลือ ขนส่งยา ค้นหาผู้รอดชีวิต และสำรวจความเสียหายในพื้นที่ที่มนุษย์ไม่สามารถเข้าถึงได้ แบตเตอรี่เหล่านี้ทำงานได้ดีเป็นพิเศษในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง จึงรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ในช่วงเวลาที่สำคัญที่สุด

5. ก้าวสู่ยุคใหม่ของโดรน

แบตเตอรี่โซลิดสเตตสัญญาว่าจะเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมโดรนโดยพื้นฐาน โดยเพิ่มความทนทานและขีดความสามารถภารกิจของแพลตฟอร์มเชิงพาณิชย์และการใช้งานสองทางอย่างมาก ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมจะยังคงโดดเด่นในอนาคตอันใกล้เนื่องจากความได้เปรียบด้านต้นทุนและการจัดหา การเกิดขึ้นของแบตเตอรี่โซลิดสเตตถือเป็นจุดเริ่มต้นของบทใหม่ของการเคลื่อนย้ายทางอากาศ เนื่องจากโดรนหลุดพ้นจากข้อจำกัดด้านอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ ความเป็นไปได้ของแบตเตอรี่จะถูกกำหนดใหม่