Baterias de estado sólido: a virada de jogo que alimenta os drones da próxima geração

se você visitou terras agrícolas no Centro-Oeste, provavelmente já viu drones planando sobre campos de milho, pulverizando fertilizantes com extrema precisão. Esses momentos não são apenas demonstrações de tecnologia interessantes; são sinais de como os drones se tornaram indispensáveis ​​nas entregas, na agricultura, na defesa e no trabalho ambiental. Mas aqui está o problema que ouvimos constantemente de nossos clientes: as baterias os estão impedindo.

Vamos decompô-lo. No momento, quase todos os drones comerciais funcionam com baterias de íons de lítio. Claro, essas baterias melhoraram ao longo dos anos – vimos o tempo de voo passar de 20 para 60 minutos para alguns modelos, e o carregamento mais rápido reduziu o tempo de inatividade. Mas fale com qualquer operador de drone e ele lhe contará as mesmas frustrações: um drone de entrega pode ter que voltar no meio do caminho porque sua bateria está descarregando muito rápido. Um agricultor no Dakota do Norte não pode usar o seu drone de monitorização de colheitas em Janeiro porque o tempo frio mata a carga de iões de lítio. Uma equipe de segurança que implanta drones perto de uma usina de energia se preocupa com incêndios em baterias – o eletrólito líquido inflamável do íon-lítio é um risco real em áreas sensíveis. Estes não são problemas pequenos; são limites que impedem que os drones atinjam todo o seu potencial.

É ondebaterias de estado sólidoentre - e honestamente, eles não são apenas uma atualização. Eles são uma reformulação completa de como alimentamos os drones. A diferença é simples, mas enorme: em vez do eletrólito líquido nas baterias de íon-lítio, as de estado sólido usam um material sólido (pense em cerâmica ou compósitos poliméricos). Pelo que vimos em testes com fabricantes e clientes, essa pequena mudança corrige quase todos os problemas criados pelo íon de lítio.

Vamos começar com o grande problema: tempo e alcance de voo. No último trimestre, trabalhamos com uma empresa de entrega de drones na Califórnia para testar baterias de estado sólido. Sua antiga configuração de íons de lítio permitia que seus drones voassem 24 quilômetros de ida e volta, carregando um pacote de 1,3 quilo. Com o novobaterias de estado sólido? Eles percorreram 45 quilômetros de ida e volta – e podiam carregar 1,5 quilo a mais. Para suas operações, isso significava cobrir mais dois bairros por drone por dia, sem necessidade de voos extras. Para um cliente de vigilância que trabalha na patrulha de fronteira, isso significa que os drones permanecem no ar por 2,5 horas em vez de 1 hora – o suficiente para monitorar um trecho de 64 quilômetros sem retornar à base. Isso não é melhoria incremental; isso é uma mudança completa no que suas equipes podem realizar.

A segurança é outra questão inegociável, especialmente para drones que sobrevoam cidades ou perto de infraestruturas críticas. Fizemos um pequeno teste interno no início deste ano para provar isso: expusemos uma bateria de íons de lítio e uma bateria de estado sólido às mesmas condições – calor de 60°C, um pequeno impacto (imitando um pequeno acidente). A bateria de íon de lítio inchou e vazou fluido em 30 minutos. O de estado sólido? Nem esquentou. Um cliente que administra a segurança de drones em aeroportos nos disse que isso é uma virada de jogo – eles já tiveram que aterrar drones antes por causa de sustos de superaquecimento de íons de lítio, mas o estado sólido elimina totalmente esse risco.

Depois, há o fator custo – algo com que todas as empresas se preocupam. Um cliente agrícola em Iowa calculou que eles estavam substituindo as baterias de íons de lítio de seus drones a cada 8 meses, custando cerca de 1.800 libras por ano por drone. Baterias de estado sólido? O fabricante estima que durarão 3 anos. Faça as contas: isso reduz o custo anual da bateria para 600 libras. E tempo de carregamento? Suas antigas baterias de íon-lítio levavam 1,5 horas para carregar totalmente; os de estado sólido atingiram 80% em 40 minutos. Durante a época de plantio, quando eles operam drones do amanhecer ao anoitecer, esse tempo extra equivale a mais 2 ciclos de voo por dia – cobrindo mais 50 acres de milho.

Também não podemos ignorar condições extremas – algo que os nossos clientes ambientais mencionam constantemente. No mês passado, ajudamos uma equipe de pesquisa a implantar drones no Alasca para rastrear populações de raposas do Ártico. As temperaturas lá caem para -30°C e as baterias de íons de lítio morreriam em 45 minutos. Com baterias de estado sólido? Os drones voaram por 2 horas seguidas, enviando imagens nítidas das tocas das raposas. O mesmo se aplica ao trabalho no deserto: um cliente no Arizona utiliza drones para monitorizar incêndios florestais e, num calor de 100°F, as suas baterias de iões de lítio perderiam 30% da sua carga em 10 minutos. Estado sólido? Eles permanecem firmes – mesmo depois de horas ao sol.

A sustentabilidade é outra vitória que não consideramos levianamente. Cada vez mais nossos clientes estão perguntando sobre as metas ESG, e as baterias de estado sólido marcam uma caixa grande aqui. Utilizam 70% menos cobalto do que as baterias de iões de lítio – a mineração de cobalto é notoriamente prejudicial tanto para o ambiente como para as comunidades locais. Além disso, a nossa equipa de sustentabilidade analisou os números: a pegada total de carbono de uma bateria de estado sólido (desde a produção até à eliminação) é 45% inferior à de iões de lítio. Para uma empresa de entregas que pretende ser neutra em carbono até 2030, isso representa um enorme passo em frente.