لماذا تعد بطاريات الحالة الصلبة بمثابة تغيير في قواعد اللعبة بالنسبة للطائرات بدون طيار

لا تفهموني خطأ، لقد كان الليثيوم أيون بمثابة العمود الفقري للطائرات بدون طيار. لقد حولت مجموعات الهوايات القديمة إلى أدوات يمكنها توصيل الأدوية أو مسح حقول المزرعة. ولكن بعد التحدث مع العشرات من مشغلي الطائرات بدون طيار خلال العام الماضي، سمعت نفس الإحباطات بشكل متكرر. اضطر فريق التوصيل في مينيسوتا إلى إيقاف أسطوله في يناير الماضي لأن درجة الحرارة -10 درجة فهرنهايت قضت على شحنات أيونات الليثيوم في 12 دقيقة. تعرضت خدمة صيدلية بدون طيار في ولاية تكساس لمكالمة قريبة عندما ارتفعت درجة حرارة البطارية في منتصف الرحلة بالقرب من إحدى المدارس. ويشكو الجميع تقريبًا من أوقات الرحلة: 20-30 دقيقة كحد أقصى، مما يعني أن رحلة ذهابًا وإيابًا لمسافة 4 أميال تضغط عليها. لكي تتجاوز عملية تسليم الطائرات بدون طيار "المشاريع التجريبية" إلى الحياة اليومية، نحتاج إلى بطارية لا تتخذ القرارات.

يدخلبطاريات الحالة الصلبة. هذه ليست مجرد "بطارية أفضل" - إنها إعادة ضبط كاملة لكيفية تشغيل الطائرات بدون طيار. التحول الكبير؟ بدلاً من الإلكتروليت السائل الذي يجعل أيون الليثيوم قابلاً للاشتعال وحساسًا للطقس، تستخدم الحالة الصلبة نواة صلبة كثيفة (مثل السيراميك أو البوليمر المقوى). إنه مثل استبدال زجاجة ماء بلاستيكية متسربة بترمس من الفولاذ المقاوم للصدأ: أكثر صلابة، لا يوجد انسكابات، ومصمم للتعامل مع الفوضى. ولتسليم الطائرات بدون طيار؟ يفتح هذا التغيير البسيط الإمكانيات التي تحدثنا عنها للتو، حتى الآن.

لنبدأ بالفوز الأكثر وضوحًا: زمن الرحلة. في وقت سابق من هذا العام، عملت مع أحد اختبارات سلسلة البيتزابطاريات الحالة الصلبةعلى طائرات بدون طيار التسليم الخاصة بهم. يمكن لأجهزة الليثيوم القديمة الخاصة بهم أن تطير لمسافة ثلاثة أميال ذهابًا وإيابًا، وتحمل علبة بيتزا واحدة، قبل الحاجة إلى إعادة الشحن. مع الحالة الصلبة؟ لقد وصلوا إلى مسافة 8 أميال، وهو ما يكفي لتغطية ثلاثة أحياء أخرى لكل طائرة بدون طيار، وأضافوا صندوقًا ثانيًا دون قطع المدى. هذا ليس مجرد "المزيد من الوقت في الهواء"؛ هذا هو الفرق بين كون التوصيل بالطائرات بدون طيار أمرًا جديدًا وجزءًا مربحًا من أعمالهم. بالنسبة للمشغلين الصغار، هل تريد مضاعفة منطقة التسليم دون شراء المزيد من الطائرات بدون طيار؟ هذا هو الفوز النهائي الذي لا يمكنك تجاهله.

السلامة هي شيء آخر غير قابل للتفاوض. في الصيف الماضي، شعر أحد العملاء الذين يقومون بتسليم الإمدادات الطبية في فلوريدا بالخوف: بدأت بطارية ليثيوم أيون في التدخين في منتصف الرحلة، مما أجبر الطيار على الهبوط في قطعة أرض شاغرة. لقد تحولوا إلى نماذج الحالة الصلبة، ومنذ ذلك الحين؟ لا توجد ارتفاعات في درجة الحرارة ولا تسربات، حتى عندما تتعرض الطائرة بدون طيار لعاصفة رعدية وتسقط في العشب. بالنسبة للطائرات بدون طيار التي تحلق فوق الشوارع أو المدارس أو المستشفيات المزدحمة، فإن راحة البال ليست أمرًا رائعًا فحسب، بل إنها مطلوبة للحصول على موافقة الجهات التنظيمية. لقد كان سائل الليثيوم أيون القابل للاشتعال بمثابة علامة حمراء دائمًا بالنسبة للمنظمين؛ الحالة الصلبة تقضي على هذا الخطر تمامًا.

ثم هناك الطقس، القاتل الصامت لأداء أيون الليثيوم. عميل مينيسوتا الذي ذكرته؟ لقد اختبروا بطاريات الحالة الصلبة في الشتاء الماضي، وفجأة حلقت طائراتهم بدون طيار لمدة 40 دقيقة في درجات حرارة متجمدة، وهو ما يكفي لتغطية مسارهم بالكامل دون العودة إلى الوراء. في أريزونا، وجدت خدمة توصيل البقالة أن بطاريات الحالة الصلبة تحتفظ بـ 90% من شحنتها عند درجة حرارة 100 درجة فهرنهايت، مقارنة بـ 60% مع أيونات الليثيوم. لكي تعمل خدمة التوصيل بالطائرات بدون طيار في جميع أنحاء البلاد، لا يمكن أن يكون لديك نظام يتوقف عن العمل عندما يصبح الطقس شديد القسوة. أخيرًا، تمنح الحالة الصلبة المشغلين هذا الاتساق.

هذه ليست مجرد نظرية أيضًا. يقوم لاعبو البطاريات الكبار بتحويل النماذج الأولية إلى أدوات يمكن لفرق التسليم استخدامها بالفعل. قامت شركة CATL - شركة البطاريات الصينية العملاقة التي تشغل نصف السيارات الكهربائية في العالم - بطرح بطارية الحالة الصلبة "المكثفة" التي تصل طاقتها إلى 500 واط ساعة / كجم في وقت سابق من هذا العام. دعونا نترجم ذلك لمشغلي الطائرات بدون طيار: بطارية ليثيوم أيون قياسية تصل طاقتها إلى 250 وات/كجم، مما يمنحك 30 دقيقة من الطيران. عند 500 واط/كجم؟ أنت تنظر إلى 1.5 ساعة من زمن الرحلة. تخيل طائرة بدون طيار يمكنها توصيل الطرود إلى بلدة صغيرة بأكملها في رحلة واحدة، وإعادة شحنها خلال 45 دقيقة (يتم شحن الحالة الصلبة بشكل أسرع أيضًا)، والخروج مرة أخرى. تقوم شركة CATL بالفعل باختبار هذه الطائرات مع شركات الطائرات بدون طيار الصينية، وكانت ردود الفعل المبكرة ضخمة - حيث قام أحد المشغلين بخفض محطات الشحن اليومية من 8 إلى 3.

الآن، لنكن واقعيين، لا تزال هناك عقبات. في الوقت الحالي، تبلغ تكلفة بطاريات الحالة الصلبة 2-3 مرات أكثر من بطاريات الليثيوم أيون. ولكن هذا يتساوى مع التكنولوجيا الجديدة - تذكر عندما كانت تكلفة بطاريات السيارات الكهربائية \(1000 لكل كيلووات في الساعة؟ الآن أصبحت أقل من \)150. وتقول شركة CATL إن بطاريتها التي تبلغ سعتها 500 وات/كجم ستتوافق مع أسعار أيونات الليثيوم المتطورة بحلول عام 2026، وتستهدف شركة QuantumScape تخفيضات مماثلة في التكاليف مع زيادة الإنتاج. ويشكل حجم التصنيع تحديًا آخر - ففي الوقت الحالي، يتم تصنيع معظم بطاريات الحالة الصلبة بكميات صغيرة. ولكن مع قيام المزيد من شركات الطائرات بدون طيار بتقديم الطلبات، فإن هذا سيتغير بسرعة.

إليكم خلاصة الأمر بالنسبة لأي شخص يعمل في مجال توصيل الطائرات بدون طيار: لقد تم أخيرًا كسر عنق الزجاجة في البطارية. على مدى السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة، ستتحول الحالة الصلبة من حالة "من الجيد امتلاكها" إلى حالة "ضرورية" لأي مشغل يرغب في المنافسة. الفرق التي تتبنى هذه التقنية مبكرا؟ سيكونون هم من يقومون بتسليم الطرود بشكل أسرع، وتغطية مساحة أكبر، وكسب العملاء - بينما يحاول المنافسون المتمسكون ببطارية الليثيوم أيون اللحاق بالركب.

بالنسبة للمستثمرين، هذه فرصة للدخول في قطاع على وشك الانفجار. بالنسبة للمستهلكين، فهذا يعني عمليات تسليم أسرع وخدمة أكثر موثوقية وتكاليف أقل. وبالنسبة لنا - الأشخاص الذين يبنون مستقبل التوصيل - فهذا يعني أخيرًا رؤية تكنولوجيا الطائرات بدون طيار ترقى إلى مستوى الضجيج.

الليثيوم أيون أوصلنا إلى هنا. لكن الحالة الصلبة؟ سوف نقوم بتوصيل الطائرات بدون طيار إلى حيث أردنا دائمًا أن تذهب.