전고체 배터리: 차세대 드론을 구동하는 게임 체인저

중서부의 농지를 방문한 적이 있다면 옥수수밭 위를 활공하며 정확한 정확도로 비료를 뿌리는 드론을 본 적이 있을 것입니다. 이 순간은 단지 멋진 기술 데모가 아닙니다. 이는 배달, 농업, 국방, 환경 작업 전반에 걸쳐 드론이 어떻게 없어서는 안 될 존재가 되었는지를 보여주는 신호입니다. 하지만 고객으로부터 논스톱으로 듣는 문제는 다음과 같습니다. 배터리가 고객을 방해한다는 것입니다.

분석해 보겠습니다. 현재 거의 모든 상업용 드론은 리튬이온 배터리로 작동됩니다. 물론, 이러한 배터리는 수년에 걸쳐 더 좋아졌습니다. 일부 모델의 경우 비행 시간이 20분에서 60분으로 늘어났으며 더 빠른 충전으로 가동 중지 시간이 단축되었습니다. 하지만 드론 운영자와 대화하면 그들도 똑같은 불만을 토로할 것입니다. 배달 드론은 배터리가 너무 빨리 소모되기 때문에 도중에 되돌아가야 할 수도 있습니다. 노스다코타의 한 농부는 추운 날씨로 인해 리튬 이온 충전이 중단되기 때문에 1월에 작물 모니터링 드론을 사용할 수 없습니다. 발전소 근처에 드론을 배치하는 보안팀은 배터리 화재에 대해 걱정하고 있습니다. 리튬 이온의 가연성 액체 전해질은 민감한 지역에서 실제 위험이 됩니다. 이는 작은 문제가 아닙니다. 이는 드론이 잠재력을 최대한 발휘하는 것을 막는 한계입니다.

바로 그곳이다전고체 배터리들어오세요. 솔직히 말하면 단순한 업그레이드가 아닙니다. 드론에 전력을 공급하는 방법을 완전히 다시 생각한 것입니다. 차이점은 간단하지만 엄청납니다. 리튬 이온 배터리의 액체 전해질 대신 고체 배터리는 고체 물질(세라믹 또는 폴리머 복합재 등)을 사용합니다. 제조업체 및 고객을 대상으로 한 테스트에서 확인한 바에 따르면 이 작은 변화는 리튬 이온이 발생하는 거의 모든 문제점을 해결합니다.

비행 시간과 범위라는 큰 것부터 시작해 보겠습니다. 지난 분기에 우리는 캘리포니아의 드론 배송 회사와 협력하여 전고체 배터리를 테스트했습니다. 그들의 오래된 리튬 이온 장치를 사용하면 드론이 3파운드 패키지를 운반하면서 왕복 15마일을 비행할 수 있었습니다. 새로운전고체 배터리? 왕복 28마일을 주행했으며 추가로 1.5파운드를 운반할 수 있었습니다. 이들의 운영을 위해서는 하루에 드론당 두 개의 지역을 더 커버해야 하며 추가 항공편이 필요하지 않습니다. 국경 순찰대에 근무하는 감시 클라이언트의 경우 이는 드론이 1시간이 아닌 2.5시간 동안 공중에 머무르는 것을 의미합니다. 이는 기지로 돌아오지 않고도 40마일 구간을 모니터링하기에 충분한 시간입니다. 그것은 점진적인 개선이 아닙니다. 이는 팀이 성취할 수 있는 일이 완전히 바뀌는 것입니다.

특히 도시 상공이나 중요 인프라 근처를 비행하는 드론의 경우 안전은 협상할 수 없는 또 하나의 요소입니다. 우리는 그 점을 증명하기 위해 올해 초 소규모 내부 테스트를 실시했습니다. 리튬 이온 배터리와 전고체 배터리를 동일한 조건, 즉 60°C 열, 작은 충격(사소한 충돌 모방)에 노출시켰습니다. 리튬이온 배터리는 30분 만에 부풀어오르며 배터리액이 누출됐다. 솔리드 스테이트? 따뜻해지지도 않았습니다. 공항에서 드론 보안을 운영하는 한 고객은 이것이 판도를 바꿀 것이라고 말했습니다. 이전에는 리튬 이온 과열에 대한 우려 때문에 드론을 접지해야 했지만 솔리드 스테이트는 이러한 위험을 완전히 제거합니다.

그리고 모든 기업이 관심을 두는 비용 요소가 있습니다. 아이오와 주의 한 농장 고객은 리튬 이온 드론 배터리를 8개월마다 교체한다고 계산했는데, 드론당 연간 비용이 약 \(1,800원입니다. 고체 배터리? 제조업체에서는 배터리 지속 시간이 3년이라고 추정합니다. 계산해 보면 연간 배터리 비용이 \)600원으로 줄어듭니다. 그리고 충전시간? 기존 리튬 이온 배터리는 완전히 충전하는 데 1.5시간이 걸렸습니다. 솔리드 스테이트 제품은 40분 만에 80%를 기록했습니다. 파종 시즌 동안 새벽부터 황혼까지 드론을 작동시키면 추가 시간으로 인해 하루에 최대 2번의 비행 주기가 추가되어 50에이커의 옥수수를 더 덮게 됩니다.

우리는 환경 관련 고객들이 항상 제기하는 극한 상황도 무시할 수 없습니다. 지난 달 우리는 북극 여우 개체수를 추적하기 위해 연구팀이 알래스카에 드론을 배치하는 것을 도왔습니다. 그곳의 온도는 -30°C까지 떨어지며 리튬 이온 배터리는 45분 이내에 수명이 다합니다. 전고체 배터리를 사용하나요? 드론은 2시간 동안 연속 비행하면서 여우굴의 선명한 영상을 전송했습니다. 사막 작업에서도 마찬가지입니다. 애리조나의 한 고객은 드론을 사용하여 산불을 모니터링하는데, 100°F의 더위 속에서 리튬 이온 배터리는 10분 만에 충전량의 30%를 잃습니다. 고체? 몇 시간 동안 햇빛에 노출된 후에도 안정적으로 유지됩니다.

지속 가능성은 우리가 가볍게 여기지 않는 또 다른 승리입니다. 점점 더 많은 고객이 ESG 목표에 대해 질문하고 있으며 전고체 배터리는 여기에서 큰 상자를 선택합니다. 리튬이온 배터리보다 코발트 사용량이 70% 적습니다. 코발트 채굴은 환경과 지역 사회 모두에 해로운 것으로 악명이 높습니다. 또한 당사의 지속 가능성 팀은 전고체 배터리의 총 탄소 배출량(생산부터 폐기까지)이 리튬 이온 배터리보다 45% 낮다는 수치를 계산했습니다. 2030년까지 탄소 중립을 목표로 하는 배송 회사에게 이는 엄청난 진전입니다.