全固体電池: 次世代ドローンに電力を供給するゲームチェンジャー

中西部の農地を訪れたことがある人なら、ドローンがトウモロコシ畑の上を滑空し、肥料をピンポイントで散布しているのを見たことがあるだろう。これらの瞬間は単なるクールな技術デモではありません。これらは、配送、農業、防衛、環境活動においてドローンがいかに不可欠なものになっているかを示しています。しかし、お客様からノンストップについて聞かれる落とし穴は、バッテリーがそれを妨げているということです。

分解してみましょう。現在、ほぼすべての商用ドローンはリチウムイオン電池で動作しています。確かに、これらのバッテリーは長年にわたり改良されており、一部のモデルでは飛行時間が 20 分から 60 分に短縮されており、充電の高速化によりダウンタイムが短縮されています。しかし、ドローン操縦者に話せば、同じ不満を言うでしょう。配達用ドローンは、バッテリーの消耗が早すぎるため、途中で引き返さなければならない場合があります。ノースダコタ州の農家は、寒さでリチウムイオンの充電が切れるため、1月には作物監視用ドローンを使用できなくなった。発電所の近くでドローンを配備している警備チームは、バッテリー火災を心配しています。リチウムイオンの可燃性液体電解質は、敏感な場所では大きなリスクです。これらは小さな問題ではありません。それらはドローンがその潜在能力を最大限に発揮することを妨げる制限です。

そこです全固体電池正直に言うと、それらは単なるアップグレードではありません。これらは、ドローンに電力を供給する方法を完全に再考したものです。違いは単純ですが非常に大きく、リチウムイオン電池では液体電解質の代わりに、固体電池では固体材料 (セラミックやポリマー複合材料を思い浮かべてください) が使用されます。メーカーや顧客とのテストで私たちが確認したところによると、この小さな変化により、リチウムイオンが生み出すほぼすべての問題点が解決されます。

まずは大きな点、つまり飛行時間と航続距離から始めましょう。前四半期、私たちはカリフォルニアのドローン配送会社と協力して全固体電池をテストしました。彼らの古いリチウムイオンのセットアップにより、ドローンは 3 ポンドの荷物を運んで往復 15 マイル飛行することができました。新しい全固体電池?往復距離は 45 マイルに達し、さらに 1.5 ポンドの荷物を運ぶことができました。彼らの作戦にとって、これは、1 台のドローンで 1 日あたりさらに 2 つの地区をカバーすることを意味し、追加の飛行は必要ありません。国境警備に従事する監視クライアントの場合、これはドローンが 1 時間ではなく 2.5 時間空中に留まることに相当し、基地に戻ることなく 40 マイルの範囲を監視するには十分です。それは漸進的な改善ではありません。それは、チームが達成できることの完全な変化です。

安全性もまた​​、特に都市の上空や重要なインフラの近くを飛行するドローンにとっては譲れないものです。私たちは今年初めに、その要点を証明するために小規模な社内テストを行いました。リチウムイオン電池と全固体電池を同じ条件、つまり 60°C の熱と小さな衝撃 (軽度の衝突を模倣したもの) にさらしました。リチウムイオン電池は30分以内に膨張し、液漏れが発生した。ソリッドステートのやつ？暖かくもならなかった。空港でドローンのセキュリティを担当しているクライアントは、これは状況を大きく変えるものであると語った。これまではリチウムイオンの過熱を恐れてドローンを地上に着陸させなければならなかったが、ソリッドステートならそのリスクが完全になくなる。

次に、すべての企業が気にするコスト要因があります。アイオワ州の農場顧客は、リチウムイオン ドローンのバッテリーを 8 か月ごとに交換していると計算し、ドローン 1 台につき年間約 1,800 円の費用がかかりました。全固体電池? メーカーは寿命が 3 年と見積もっています。計算してみてください。年間のバッテリー費用は 600 円に削減されます。そして充電時間は？古いリチウムイオン電池は完全に充電するのに 1.5 時間かかりました。ソリッドステートのものは 40 分で 80% に達します。作付けの季節には、夜明けから夕暮れまでドローンを稼働させているため、その余分な時間が 1 日に最大 2 回の飛行サイクルとなり、さらに 50 エーカーのトウモロコシをカバーできることになります。

また、環境関連のクライアントが常に提起する極端な状況を無視することもできません。先月、私たちは研究チームがアラスカでホッキョクギツネの個体数を追跡するためにドローンを配備するのを支援しました。そこでは気温がマイナス30度まで下がり、リチウムイオン電池は45分以内に切れてしまいます。全固体電池では？ドローンは2時間連続飛行し、キツネの巣穴の鮮明な映像を送り返した。砂漠の作業でも同様です。アリゾナ州の顧客は山火事の監視にドローンを使用していますが、華氏 100 度の暑さでは、リチウムイオン電池の充電量が 10 分で 30% 失われます。ソリッドステート?太陽の下で何時間も放置した後でも、安定した状態を保ちます。

持続可能性も、私たちが軽視できない勝利のひとつです。 ESG 目標について質問するお客様が増えており、全固体電池はここで大きな項目にチェックを入れています。リチウムイオン電池よりもコバルトの使用量が 70% 少ないため、コバルト採掘は環境と地域社会の両方に有害であることで悪名高いです。さらに、当社のサステナビリティ チームは数値を計算しました。全固体電池の総二酸化炭素排出量 (生産から廃棄まで) は、リチウムイオン電池より 45% 低いという結果が得られました。 2030 年までにカーボンニュートラルを目指す配送会社にとって、これは大きな前進です。