ड्रोन में सॉलिड-स्टेट बैटरियां: जीत, बाधाएं और ऑपरेटरों के लिए आगे क्या है

नतीजा? 48 मिनट, 10 सेकंड की निरंतर उड़ान - कुछ ऐसा जो कुछ साल पहले लिथियम-आयन के साथ अकल्पनीय रहा होगा। अंतरिक्ष में मौजूद किसी भी व्यक्ति के लिए, यह केवल एक संख्या नहीं है; यह इसका प्रमाण हैठोस अवस्थाड्रोन ऑपरेटरों की दो सबसे बड़ी समस्याओं को ठीक किया जा सकता है: कम उड़ान समय और सुरक्षा संबंधी चिंताएँ। उस परीक्षण उड़ान ने सिर्फ एक रिकॉर्ड नहीं तोड़ा - इससे पता चला कि ईवीटीओएल (और सामान्य तौर पर ड्रोन) जल्द ही सुरक्षा में कोई कमी किए बिना लंबे, अधिक विश्वसनीय मिशनों को संभाल सकते हैं।

पैनासोनिक भी इसमें शामिल हो गयाठोस अवस्था बैटरीविशेष रूप से छोटे ड्रोनों के लिए बनाया गया है - और उनकी विशेषताएं व्यस्त ऑपरेटरों के लिए एक अच्छी जगह हैं। कल्पना कीजिए कि एक ड्रोन की बैटरी 3 मिनट में 10% से 80% तक चार्ज हो जाती है। एक दिन में 20+ उड़ानें चलाने वाली डिलीवरी टीम के लिए, डाउनटाइम 30 मिनट (लिथियम-आयन के साथ) से लगभग शून्य हो जाता है। और भी बेहतर? यह कमरे के तापमान पर 10,000 से 100,000 चार्ज चक्र तक चलता है। जिस निर्माण कंपनी के साथ हम काम करते हैं, उसने हमें बताया कि वे हर 6 महीने में लिथियम-आयन बैटरियां बदल देती हैं—पैनासोनिक का यह विकल्प उन्हें 5+ वर्षों तक चल सकता है। यह एक बड़ी लागत बचत है, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि लैंडफिल में कम बैटरियां खत्म हो रही हैं - कुछ ग्राहक तेजी से इसके बारे में पूछ रहे हैं क्योंकि वे स्थिरता की ओर झुक रहे हैं।

लेकिन यहां एक बात है जो हम ग्राहकों के लिए नहीं बताते हैं: सॉलिड-स्टेट में अभी भी हर ड्रोन में आने से पहले कूदने के लिए हुप्स हैं। हमने पिछले 6 महीनों में दर्जनों छोटे-से-मध्यम ड्रोन ऑपरेटरों से बात की है, और उनकी चिंताएँ उन्हीं चुनौतियों पर केंद्रित हैं - जो "कागज पर अच्छे विनिर्देशों" से परे हैं।

पहले लागत ले लो. अकेले सामग्रियां अधिक महंगी हैं: इन बैटरियों में ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की कीमत लिथियम-आयन में तरल की तुलना में अधिक है, और उन्हें बनाने के लिए आवश्यक मशीनों की क्या आवश्यकता है? वे ऑफ-द-शेल्फ नहीं हैं। टेक्सास में एक स्टार्टअप ड्रोन निर्माता ने हमें बताया कि वे सॉलिड-स्टेट में स्विच करना चाहते थे, लेकिन उनके बैटरी सेटअप को फिर से तैयार करने की अग्रिम लागत ने उनके पूरे वार्षिक बजट को खा लिया होगा। ईहैंग या पैनासोनिक जैसे बड़े खिलाड़ियों के लिए, यह प्रबंधनीय है - लेकिन अधिकांश ऑपरेटरों के लिए, यह अभी एक बाधा है।

फिर "इंटरफ़ेस स्थिरता" समस्या है - एक साधारण मुद्दे के लिए फैंसी शब्द: ठोस इलेक्ट्रोलाइट और बैटरी के इलेक्ट्रोड को अच्छी तरह से काम करने के लिए तंग, लगातार संपर्क में रहने की आवश्यकता होती है। लेकिन हर बार जब बैटरी चार्ज और डिस्चार्ज होती है, तो इलेक्ट्रोड थोड़ा सिकुड़ते और फैलते हैं। समय के साथ, यह छोटे अंतराल पैदा करता है, और बैटरी तेजी से बिजली खो देती है। हमने इसे पिछले वसंत में एक फार्म ड्रोन परीक्षण के दौरान प्रत्यक्ष रूप से देखा था: 50 चक्रों के बाद, सॉलिड-स्टेट बैटरी की उड़ान का समय 12% कम हो गया - डीलब्रेकर नहीं, लेकिन इतना कि किसान ने पूछा, "क्या यह बदतर हो जाएगा?" अभी, उत्तर "शायद" है, जब तक कि निर्माता अधिक टिकाऊ इलेक्ट्रोड सामग्री का पता नहीं लगा लेते।

भंगुरता एक और सिरदर्द है, खासकर उन ड्रोनों के लिए जो कठिन परिस्थितियों में उड़ते हैं। अधिकांश सिरेमिक-आधारित ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स कठोर होते हैं - लेकिन लचीले नहीं। कोलोराडो में एक खोज-और-बचाव दल ने पिछली सर्दियों में एक सिरेमिक-इलेक्ट्रोलाइट बैटरी का परीक्षण किया; चट्टानी इलाके पर लैंडिंग के दौरान, बैटरी आवरण टूट गया (सौभाग्य से, कोई आग नहीं), और ड्रोन ने शक्ति खो दी। उस परिदृश्य में लिथियम-आयन का रिसाव हो सकता है, लेकिन यह आमतौर पर सुरक्षित रूप से उतरने के लिए काफी देर तक काम करता रहता है। ऐसे ड्रोन के लिए जो कंपन (जैसे निर्माण स्थल स्कैनर) या हार्ड लैंडिंग (जैसे वन्यजीव निगरानी ड्रोन) को संभालते हैं, यह एक बड़ी चिंता का विषय है।

यहां तक ​​कि लिथियम डेंड्राइट - वे छोटी, सुई जैसी संरचनाएं जो लिथियम-आयन बैटरी को छोटा कर देती हैं - पूरी तरह से खत्म नहीं हुई हैं। वे ठोस अवस्था में दुर्लभ हैं, लेकिन हमने बैटरी इंजीनियरों से सुना है कि उच्च चार्जिंग गति (जैसे पैनासोनिक के 3 मिनट के चार्ज) पर, डेंड्राइट अभी भी बन सकते हैं। यह एक छोटा जोखिम है, लेकिन भीड़-भाड़ वाले इलाकों में उड़ान भरने वाले ऑपरेटरों के लिए, "छोटा" हमेशा "पर्याप्त अच्छा" नहीं होता है।

गर्मी एक और आश्चर्य है. लिथियम-आयन की तुलना में ठोस-अवस्था उच्च तापमान पर अधिक सुरक्षित है, लेकिन यह गर्मी को भी नष्ट नहीं करती है। उच्च-शक्ति कार्यों के लिए उपयोग किया जाने वाला ड्रोन - जैसे भारी पेलोड उठाना या लंबे समय तक अधिकतम गति से उड़ान भरना - तेजी से गर्मी पैदा कर सकता है। हमने 50lb पैकेज डिलीवरी के लिए एक सॉलिड-स्टेट ड्रोन का परीक्षण करने वाले एक लॉजिस्टिक्स क्लाइंट के साथ काम किया; 25 मिनट की उड़ान के बाद, बैटरी इतनी गर्म हो गई कि ड्रोन के सॉफ़्टवेयर ने उसे जल्दी उतरने के लिए मजबूर कर दिया। उन्हें एक हल्का हीट सिंक जोड़ना पड़ा, जो पेलोड क्षमता में कटौती करता है - जो ठोस-अवस्था में स्विच करने के उद्देश्य के हिस्से को नष्ट कर देता है।

और आइए विनिर्माण पैमाने को न भूलें। अभी, अधिकांश सॉलिड-स्टेट बैटरियां छोटे बैचों में बनाई जाती हैं। एक ड्रोन ऑपरेटर जिसे महीने में 100 बैटरियों की आवश्यकता होती है, उसे डिलीवरी के लिए 6-8 सप्ताह तक इंतजार करना पड़ सकता है, जबकि लिथियम-आयन बैटरियां उसी दिन स्टॉक में होती हैं। जब तक कारखाने ठोस-राज्य बैटरियों को लिथियम-आयन की तरह जल्दी (और सस्ते में) क्रैंक नहीं कर सकते, तब तक सबसे बड़ी टीमों को छोड़कर सभी के लिए इसे अपनाना धीमा रहेगा।

जब ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स की बात आती है, तो कोई "एक आकार-सभी के लिए फिट" भी नहीं होता है। सिरेमिक चालकता के लिए बहुत अच्छे हैं - वे आयनों को तेजी से चलने देते हैं, जिसका अर्थ है अधिक शक्ति - लेकिन वे भंगुर हैं, जैसा कि हमने देखा। पॉलिमर लचीले होते हैं, इसलिए वे कंपन को बेहतर ढंग से संभालते हैं, लेकिन वे कमरे के तापमान पर धीमे होते हैं - धीमी गति से चलने वाले कृषि ड्रोन के लिए ठीक है, लेकिन तेजी से वितरण करने वाले ड्रोन के लिए खराब है। सल्फाइड बीच का रास्ता हैं: अच्छी चालकता और लचीलापन, लेकिन वे नमी पर प्रतिक्रिया करते हैं। फ्लोरिडा में एक तटीय ड्रोन ऑपरेटर ने हमें बताया कि उन्हें सल्फाइड-आधारित बैटरियों में वाटरप्रूफ आवरण जोड़ना पड़ा, जिससे वजन बढ़ गया। सही इलेक्ट्रोलाइट का चयन पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि ड्रोन क्या करता है—और वह कहाँ उड़ता है।

हालाँकि, यहाँ अच्छी खबर है: हमारे द्वारा उल्लिखित प्रत्येक चुनौती को एक समय में एक परीक्षण के साथ हल किया जा रहा है। ईहैंग की उड़ान कोई आकस्मिक घटना नहीं थी; यह एक संकेत है कि निर्माता यह पता लगा रहे हैं कि ड्रोन के लिए सॉलिड-स्टेट को कैसे तैयार किया जाए। पैनासोनिक की फास्ट-चार्जिंग बैटरी सिर्फ एक प्रोटोटाइप नहीं है - यह चुनिंदा ग्राहकों के लिए शिप करना शुरू कर रही है। और जैसे-जैसे अधिक ऑपरेटर सॉलिड-स्टेट की मांग करेंगे, लागत कम हो जाएगी।

अभी ड्रोन व्यवसाय चलाने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए, सवाल यह नहीं है कि "क्या" सॉलिड-स्टेट कार्यभार संभालेगा - यह "कब, और कैसे तैयारी करें" है। छोटी शुरुआत करें: अपने सबसे अधिक मांग वाले ड्रोन (जैसे डिलीवरी या खोज-और-बचाव) के साथ कुछ सॉलिड-स्टेट बैटरियों का परीक्षण करें और समय और प्रतिस्थापन में बचत को ट्रैक करें। कस्टम समाधानों के बारे में अपने बैटरी आपूर्तिकर्ता से बात करें—कई लोग आपके विशिष्ट उपयोग के मामले में इलेक्ट्रोलाइट्स में बदलाव करने के इच्छुक हैं।

सॉलिड-स्टेट अभी तक सही नहीं है, लेकिन यह पहले से ही उन तरीकों से लिथियम-आयन से बेहतर है जो सबसे ज्यादा मायने रखते हैं: लंबी उड़ानें, सुरक्षित संचालन और कम डाउनटाइम। और जैसे-जैसे उलझनें सुलझती जाती हैं? हम ऐसे भविष्य की ओर देख रहे हैं जहां ड्रोन सिर्फ "काम पूरा" नहीं करेंगे - वे इसे पहले से कहीं अधिक तेजी से, सस्ता और अधिक स्थानों पर करेंगे।

यदि आप इस बारे में उत्सुक हैं कि कौन सी सॉलिड-स्टेट बैटरी आपके ड्रोन के लिए उपयुक्त है, या हमारे द्वारा ग्राहकों के साथ चलाए गए परीक्षणों के बारे में अधिक सुनना चाहते हैं, तो हमें एक पंक्ति लिखें। यह केवल तकनीकी चर्चा नहीं है - यह आपके ड्रोन संचालन को आपके लिए अधिक कठिन बनाने के बारे में है।