सॉलिड-स्टेट बैटरियां: गेम-चेंजर पावरिंग नेक्स्ट-जेन ड्रोन

यदि आपने मिडवेस्ट में खेत का दौरा किया है, तो आपने संभवतः ड्रोन को मकई के खेतों पर उड़ते हुए, सटीक सटीकता के साथ उर्वरक का छिड़काव करते हुए देखा होगा। ये क्षण केवल बेहतरीन तकनीकी डेमो नहीं हैं; वे इस बात के संकेत हैं कि डिलीवरी, कृषि, रक्षा और पर्यावरण कार्यों में ड्रोन कैसे अपरिहार्य हो गए हैं। लेकिन यहाँ एक समस्या है जिसके बारे में हम अपने ग्राहकों से लगातार सुनते रहते हैं: बैटरियाँ उन्हें रोक रही हैं।

आइए इसे तोड़ें। अभी, लगभग हर व्यावसायिक ड्रोन लिथियम-आयन बैटरी पर चलता है। निश्चित रूप से, वे बैटरियां पिछले कुछ वर्षों में बेहतर हो गई हैं - हमने देखा है कि कुछ मॉडलों के लिए उड़ान का समय 20 मिनट से 60 मिनट तक कम हो गया है, और तेज़ चार्जिंग ने डाउनटाइम में कटौती की है। लेकिन किसी भी ड्रोन ऑपरेटर से बात करें, और वे आपको वही निराशा बताएंगे: एक डिलीवरी ड्रोन को बीच रास्ते से वापस लौटना पड़ सकता है क्योंकि इसकी बैटरी बहुत तेजी से खत्म हो रही है। उत्तरी डकोटा में एक किसान जनवरी में अपने फसल-निगरानी ड्रोन का उपयोग नहीं कर सकता क्योंकि ठंड का मौसम लिथियम-आयन चार्ज को खत्म कर देता है। बिजली संयंत्र के पास ड्रोन तैनात करने वाली एक सुरक्षा टीम को बैटरी में आग लगने की चिंता है - ली-आयन का ज्वलनशील तरल इलेक्ट्रोलाइट संवेदनशील क्षेत्रों में एक वास्तविक खतरा है। ये छोटी समस्याएँ नहीं हैं; वे सीमाएँ हैं जो ड्रोन को उनकी पूरी क्षमता तक पहुँचने से रोकती हैं।

यहीं हैठोस अवस्था वाली बैटरियाँअंदर आएं—और ईमानदारी से कहें तो, वे सिर्फ एक अपग्रेड नहीं हैं। वे इस बात पर पूरी तरह से पुनर्विचार कर रहे हैं कि हम ड्रोन को कैसे शक्ति प्रदान करते हैं। अंतर सरल लेकिन बहुत बड़ा है: लिथियम-आयन बैटरियों में तरल इलेक्ट्रोलाइट के बजाय, ठोस-अवस्था वाले ठोस पदार्थ (सिरेमिक या पॉलिमर कंपोजिट के बारे में सोचें) का उपयोग करते हैं। निर्माताओं और ग्राहकों के साथ परीक्षणों में हमने जो देखा है, उससे पता चलता है कि यह छोटा बदलाव लिथियम-आयन द्वारा उत्पन्न लगभग हर समस्या को ठीक करता है।

आइए बड़ी बात से शुरू करें: उड़ान का समय और सीमा। पिछली तिमाही में, हमने सॉलिड-स्टेट बैटरियों का परीक्षण करने के लिए कैलिफोर्निया में एक ड्रोन डिलीवरी कंपनी के साथ काम किया। उनके पुराने लिथियम-आयन सेटअप ने उनके ड्रोन को 3-पाउंड पैकेज लेकर 15 मील की राउंड-ट्रिप उड़ान भरने दी। नये के साथठोस अवस्था वाली बैटरियाँ? उन्होंने 28 मील की गोल-यात्रा की - और अतिरिक्त 1.5 पाउंड ले जा सकते थे। उनके संचालन के लिए, इसका मतलब प्रति दिन प्रति ड्रोन दो और पड़ोस को कवर करना था, किसी अतिरिक्त उड़ान की आवश्यकता नहीं थी। सीमा पर गश्त पर काम करने वाले एक निगरानी ग्राहक के लिए, इसका मतलब है कि ड्रोन 1 घंटे के बजाय 2.5 घंटे तक हवा में रहते हैं - बेस पर वापस आए बिना 40 मील की दूरी की निगरानी करने के लिए पर्याप्त है। यह वृद्धिशील सुधार नहीं है; उनकी टीमें जो हासिल कर सकती हैं, उसमें यह एक पूर्ण बदलाव है।

सुरक्षा एक और मुद्दा है जिस पर समझौता नहीं किया जा सकता, खासकर शहरों के ऊपर या महत्वपूर्ण बुनियादी ढांचे के पास उड़ान भरने वाले ड्रोन के लिए। इस बात को साबित करने के लिए हमने इस साल की शुरुआत में एक छोटा सा इन-हाउस परीक्षण किया था: हमने लिथियम-आयन बैटरी और एक सॉलिड-स्टेट बैटरी को समान परिस्थितियों में उजागर किया था - 60 डिग्री सेल्सियस गर्मी, एक छोटा सा प्रभाव (एक मामूली दुर्घटना की नकल)। लिथियम-आयन बैटरी 30 मिनट के भीतर फूल गई और तरल पदार्थ लीक हो गया। ठोस अवस्था वाला? यह गर्म भी नहीं हुआ. हवाई अड्डों के लिए ड्रोन सुरक्षा चलाने वाले एक ग्राहक ने हमें बताया कि यह एक गेम-चेंजर है - ली-आयन ओवरहीटिंग के डर के कारण उन्हें पहले भी ड्रोन को ग्राउंड करना पड़ा था, लेकिन सॉलिड-स्टेट उस जोखिम को पूरी तरह से हटा देता है।

फिर लागत कारक है - हर व्यवसाय इसकी परवाह करता है। आयोवा में एक फार्म ग्राहक ने गणना की कि वे हर 8 महीने में अपनी लिथियम-आयन ड्रोन बैटरियों को बदल रहे थे, जिससे प्रति ड्रोन उनकी लागत लगभग \(1,800 प्रति वर्ष थी। सॉलिड-स्टेट बैटरी? निर्माता का अनुमान है कि वे 3 साल तक चलेंगी। गणित करें: इससे उनकी वार्षिक बैटरी लागत \)600 तक कम हो जाती है। और चार्जिंग का समय? उनकी पुरानी ली-आयन बैटरियों को पूरी तरह चार्ज होने में 1.5 घंटे लगते थे; सॉलिड-स्टेट वाले 40 मिनट में 80% तक पहुँच जाते हैं। रोपण के मौसम के दौरान, जब वे सुबह से शाम तक ड्रोन चला रहे होते हैं, तो वह अतिरिक्त समय एक दिन में 2 और उड़ान चक्रों तक जुड़ जाता है - 50 एकड़ मकई को कवर करता है।

हम चरम स्थितियों को भी नज़रअंदाज़ नहीं कर सकते - कुछ ऐसी परिस्थितियाँ जिनके बारे में हमारे पर्यावरण संबंधी ग्राहक हर समय बात उठाते रहते हैं। पिछले महीने, हमने आर्कटिक लोमड़ी की आबादी पर नज़र रखने के लिए अलास्का में ड्रोन तैनात करने वाली एक शोध टीम की मदद की थी। वहां तापमान -30°C तक गिर जाता है, और लिथियम-आयन बैटरियां 45 मिनट के भीतर ख़त्म हो जाती हैं। सॉलिड-स्टेट बैटरियों के साथ? ड्रोन लगातार 2 घंटे तक उड़ान भरते रहे और लोमड़ियों के अड्डों की स्पष्ट फुटेज भेजते रहे। यही बात रेगिस्तानी काम के लिए भी लागू होती है: एरिज़ोना में एक ग्राहक जंगल की आग की निगरानी के लिए ड्रोन का उपयोग करता है, और 100°F गर्मी में, उनकी ली-आयन बैटरियां 10 मिनट में अपना 30% चार्ज खो देती हैं। ठोस अवस्था? वे घंटों धूप में रहने के बाद भी स्थिर रहते हैं।

स्थिरता एक और जीत है जिसे हम हल्के में नहीं लेते हैं। हमारे अधिक से अधिक ग्राहक ईएसजी लक्ष्यों के बारे में पूछ रहे हैं, और सॉलिड-स्टेट बैटरियां यहां एक बड़े बॉक्स की जांच करती हैं। वे लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में 70% कम कोबाल्ट का उपयोग करते हैं - कोबाल्ट खनन पर्यावरण और स्थानीय समुदायों दोनों के लिए बेहद हानिकारक है। साथ ही, हमारी स्थिरता टीम ने संख्याओं की जांच की: एक ठोस-राज्य बैटरी का कुल कार्बन पदचिह्न (उत्पादन से निपटान तक) ली-आयन से 45% कम है। 2030 तक कार्बन-तटस्थ होने का लक्ष्य रखने वाली डिलीवरी कंपनी के लिए, यह एक बड़ा कदम है।