แบตเตอรี่โซลิดสเตต: ตัวเปลี่ยนเกมที่ขับเคลื่อนโดรนเจเนอเรชั่นใหม่

หากคุณเคยเยี่ยมชมพื้นที่เกษตรกรรมในมิดเวสต์ คุณอาจเคยเห็นโดรนร่อนอยู่เหนือทุ่งข้าวโพด ฉีดพ่นปุ๋ยอย่างแม่นยำ ช่วงเวลาเหล่านี้ไม่ใช่แค่การสาธิตเทคโนโลยีที่ยอดเยี่ยมเท่านั้น สิ่งเหล่านี้เป็นสัญญาณบ่งชี้ว่าโดรนกลายเป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ในงานขนส่งสินค้า เกษตรกรรม การป้องกันประเทศ และงานด้านสิ่งแวดล้อม แต่สิ่งที่เราได้ยินมาอย่างต่อเนื่องจากลูกค้าของเราคือ แบตเตอรี่คอยรั้งแบตเตอรี่ไว้

มาทำลายมันกัน ปัจจุบันโดรนเชิงพาณิชย์เกือบทุกตัวใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แน่นอนว่าแบตเตอรี่เหล่านี้ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา เราพบว่าเวลาบินเพิ่มขึ้นจาก 20 นาทีเป็น 60 นาทีสำหรับบางรุ่น และการชาร์จที่เร็วขึ้นก็ช่วยลดเวลาหยุดทำงานลง แต่ลองพูดคุยกับเจ้าหน้าที่ควบคุมโดรน แล้วพวกเขาจะบอกคุณถึงความหงุดหงิดแบบเดียวกัน นั่นคือโดรนส่งของอาจต้องถอยกลับกลางเส้นทางเพราะแบตเตอรี่หมดเร็วเกินไป ชาวนาในนอร์ทดาโคตาไม่สามารถใช้โดรนติดตามพืชผลได้ในเดือนมกราคม เนื่องจากสภาพอากาศหนาวเย็นจะทำลายประจุลิเธียมไอออน ทีมรักษาความปลอดภัยที่นำโดรนไปใช้งานใกล้กับโรงไฟฟ้ามีความกังวลเกี่ยวกับเพลิงไหม้จากแบตเตอรี่ เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์เหลวไวไฟของลิเธียมไอออนถือเป็นความเสี่ยงอย่างแท้จริงในพื้นที่ที่มีความละเอียดอ่อน นี่ไม่ใช่ปัญหาเล็กๆ น้อยๆ มันเป็นข้อจำกัดที่ทำให้โดรนไม่สามารถเข้าถึงศักยภาพสูงสุดของตนได้

นั่นคือสิ่งที่แบตเตอรี่โซลิดสเตตเข้ามา—และจริงๆ แล้ว พวกเขาไม่ใช่แค่การอัพเกรดเท่านั้น พวกเขากำลังคิดใหม่ทั้งหมดเกี่ยวกับวิธีที่เราขับเคลื่อนโดรน ความแตกต่างนั้นเรียบง่ายแต่ยิ่งใหญ่: แทนที่จะใช้อิเล็กโทรไลต์เหลวในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แต่โซลิดสเตตกลับใช้วัสดุที่เป็นของแข็ง (ลองนึกถึงเซรามิกหรือคอมโพสิตโพลีเมอร์) จากสิ่งที่เราได้เห็นในการทดสอบกับผู้ผลิตและลูกค้า การเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ นี้ช่วยแก้ไขปัญหาที่ลิเธียมไอออนสร้างขึ้นได้เกือบทุกจุด

มาเริ่มกันที่สิ่งสำคัญ: เวลาและช่วงการบิน ไตรมาสที่แล้ว เราได้ทำงานร่วมกับบริษัทจัดส่งด้วยโดรนในแคลิฟอร์เนียเพื่อทดสอบแบตเตอรี่โซลิดสเตต การติดตั้งลิเธียมไอออนแบบเก่าทำให้โดรนบินไปกลับได้ 15 ไมล์ โดยบรรทุกพัสดุหนัก 3 ปอนด์ ด้วยความใหม่แบตเตอรี่โซลิดสเตต- พวกเขาเดินทางไปกลับได้ 28 ไมล์และสามารถบรรทุกน้ำหนักเพิ่มได้ 1.5 ปอนด์ สำหรับการดำเนินงานของพวกเขา นั่นหมายถึงการครอบคลุมพื้นที่ใกล้เคียงอีกสองแห่งต่อโดรนหนึ่งลำต่อวัน โดยไม่จำเป็นต้องมีเที่ยวบินเพิ่มเติม สำหรับลูกค้าเฝ้าระวังที่ทำงานในหน่วยตระเวนชายแดน สิ่งนี้แปลว่าโดรนอยู่ในอากาศเป็นเวลา 2.5 ชั่วโมง แทนที่จะเป็น 1 ชั่วโมง ซึ่งเพียงพอที่จะตรวจสอบระยะทาง 40 ไมล์โดยไม่ต้องกลับไปยังฐาน นั่นไม่ใช่การปรับปรุงแบบค่อยเป็นค่อยไป นั่นคือการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในสิ่งที่ทีมของพวกเขาสามารถทำได้สำเร็จ

ความปลอดภัยเป็นอีกสิ่งหนึ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับโดรนที่บินอยู่เหนือเมืองหรือใกล้กับโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ เราทำการทดสอบภายในบริษัทเล็กๆ น้อยๆ เมื่อต้นปีนี้เพื่อพิสูจน์ประเด็นนี้: เราได้นำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่โซลิดสเตตไปสัมผัสกับสภาวะเดียวกัน นั่นคือความร้อน 60°C ซึ่งส่งผลกระทบเพียงเล็กน้อย (เลียนแบบการชนเล็กน้อย) แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพองตัวและมีของเหลวรั่วไหลภายใน 30 นาที โซลิดสเตตหนึ่ง? มันไม่ได้รับความอบอุ่นด้วยซ้ำ ลูกค้าที่ดูแลระบบรักษาความปลอดภัยด้วยโดรนสำหรับสนามบินบอกเราว่านี่คือตัวเปลี่ยนเกม พวกเขาเคยต้องควบคุมโดรนมาก่อนเนื่องจาก Li-ion ทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป แต่โซลิดสเตตช่วยขจัดความเสี่ยงนั้นออกไปโดยสิ้นเชิง

จากนั้นก็มีปัจจัยด้านต้นทุน ซึ่งเป็นสิ่งที่ทุกธุรกิจให้ความสำคัญ ลูกค้าฟาร์มในไอโอวาคำนวณว่าพวกเขากำลังเปลี่ยนแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับโดรนทุก 8 เดือน โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ \(1,800 ต่อปีต่อโดรน แบตเตอรี่โซลิดสเตตหนึ่งตัว ผู้ผลิตประมาณการว่าแบตเตอรี่จะมีอายุการใช้งาน 3 ปี ลองคำนวณดู: ซึ่งจะลดต้นทุนแบตเตอรี่ต่อปีลงเหลือ \)600 และเวลาในการชาร์จ? แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเก่าใช้เวลาชาร์จ 1.5 ชั่วโมงจนเต็ม ส่วนโซลิดสเตตจะโจมตี 80% ใน 40 นาที ในช่วงฤดูปลูก เมื่อพวกเขาใช้โดรนตั้งแต่เช้าจรดค่ำ เวลาพิเศษนั้นจะเพิ่มรอบการบินมากขึ้นถึง 2 รอบต่อวัน ซึ่งครอบคลุมพื้นที่ข้าวโพดเพิ่มขึ้น 50 เอเคอร์

นอกจากนี้เรายังไม่สามารถเพิกเฉยต่อสภาวะที่รุนแรงได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่ลูกค้าด้านสิ่งแวดล้อมของเรามักนึกถึงตลอดเวลา เมื่อเดือนที่แล้ว เราได้ช่วยทีมวิจัยติดตั้งโดรนในอลาสก้าเพื่อติดตามประชากรสุนัขจิ้งจอกอาร์กติก อุณหภูมิที่นั่นลดลงถึง -30°C และแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะหมดภายใน 45 นาที ด้วยแบตเตอรี่โซลิดสเตต? โดรนบินตรงเป็นเวลา 2 ชั่วโมง ส่งภาพที่ชัดเจนของถ้ำจิ้งจอกกลับมา เช่นเดียวกับงานในทะเลทราย ลูกค้าในรัฐแอริโซนาใช้โดรนเพื่อติดตามไฟป่า และที่อุณหภูมิความร้อน 100°F แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะสูญเสียประจุ 30% ใน 10 นาที โซลิดสเตต? พวกมันมั่นคง—แม้จะอยู่กลางแดดนานหลายชั่วโมงก็ตาม

ความยั่งยืนเป็นชัยชนะอีกอย่างหนึ่งที่เราไม่ได้มองข้าม ลูกค้าของเราถามถึงเป้าหมาย ESG มากขึ้นเรื่อยๆ และแบตเตอรี่โซลิดสเตตก็ทำเครื่องหมายในช่องใหญ่ที่นี่ พวกเขาใช้โคบอลต์น้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึง 70% การทำเหมืองโคบอลต์เป็นอันตรายต่อทั้งสิ่งแวดล้อมและชุมชนท้องถิ่นอย่างฉาวโฉ่ นอกจากนี้ ทีมความยั่งยืนของเรายังได้สรุปตัวเลขอีกด้วย: ปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนรวมของแบตเตอรี่โซลิดสเตต (ตั้งแต่การผลิตจนถึงการกำจัด) ต่ำกว่าลิเธียมไอออน 45% สำหรับบริษัทจัดส่งที่มีเป้าหมายที่จะเป็นกลางทางคาร์บอนภายในปี 2573 ถือเป็นก้าวสำคัญ