Tại sao pin thể rắn lại là yếu tố thay đổi cuộc chơi cho máy bay không người lái

Đừng hiểu sai ý tôi—lithium-ion đã là trợ thủ đắc lực cho máy bay không người lái. Nó biến những bộ dụng cụ phức tạp thành công cụ có thể cung cấp thuốc hoặc quét các cánh đồng nông trại. Nhưng sau khi nói chuyện với hàng chục người điều khiển máy bay không người lái trong năm qua, tôi đã nghe thấy những nỗi thất vọng tương tự lặp đi lặp lại. Một nhóm giao hàng ở Minnesota đã phải ngừng hoạt động đội tàu của họ vào tháng 1 năm ngoái vì nhiệt độ -10°F đã làm mất điện tích lithium-ion trong 12 phút. Một dịch vụ máy bay không người lái của hiệu thuốc ở Texas đã gặp phải sự cố khi pin quá nóng giữa chuyến bay gần trường học. Và gần như tất cả mọi người đều phàn nàn về thời gian bay: tối đa là 20-30 phút, điều đó có nghĩa là một chuyến đi khứ hồi dài 4 dặm sẽ quá tốn kém. Để việc giao hàng bằng máy bay không người lái vượt ra ngoài “các dự án thí điểm” và đi vào cuộc sống hàng ngày, chúng ta cần một loại pin không có chức năng quyết định.

Đi vàopin thể rắn. Đây không chỉ là “pin tốt hơn” mà còn là sự thiết lập lại hoàn toàn cách chúng tôi cung cấp năng lượng cho máy bay không người lái. Sự thay đổi lớn? Thay vì chất điện phân lỏng làm cho lithium-ion dễ cháy và nhạy cảm với thời tiết, trạng thái rắn sử dụng lõi rắn, dày đặc (ví dụ như gốm hoặc polyme gia cố). Nó giống như đổi một chai nước bằng nhựa bị rò rỉ lấy một phích nước bằng thép không gỉ: cứng hơn, không bị đổ và được chế tạo để xử lý sự hỗn loạn. Và để giao hàng bằng máy bay không người lái? Sự thay đổi nhỏ đó mở ra những khả năng mà chúng ta mới chỉ nói đến—cho đến bây giờ.

Hãy bắt đầu với chiến thắng rõ ràng nhất: thời gian bay. Đầu năm nay, tôi đã làm việc với một chuỗi cửa hàng pizza để thử nghiệmpin thể rắntrên máy bay không người lái giao hàng của họ. Thiết bị lithium cũ của họ có thể bay khứ hồi 3 dặm, mang theo một hộp bánh pizza trước khi cần sạc lại. Với trạng thái rắn? Họ đạt 8 dặm—đủ để bao phủ thêm ba khu dân cư trên mỗi máy bay không người lái—và thêm hộp thứ hai mà không cần cắt giảm phạm vi. Đó không chỉ là “có thêm thời gian trên không”; đó là sự khác biệt giữa việc giao hàng bằng máy bay không người lái là một điều mới lạ và là một phần mang lại lợi nhuận trong hoạt động kinh doanh của họ. Đối với các nhà khai thác nhỏ, tăng gấp đôi khu vực giao hàng của bạn mà không cần mua thêm máy bay không người lái? Đó là một chiến thắng quan trọng mà bạn không thể bỏ qua.

An toàn là một điều không thể thương lượng khác. Mùa hè năm ngoái, một khách hàng cung cấp vật tư y tế ở Florida đã gặp phải mối lo ngại: pin lithium-ion bắt đầu bốc khói giữa chuyến bay, buộc phi công phải hạ cánh xuống một bãi đất trống. Họ chuyển sang nguyên mẫu trạng thái rắn, và kể từ đó? Không quá nóng, không rò rỉ—ngay cả khi máy bay không người lái gặp giông bão và lao thẳng xuống cỏ. Đối với máy bay không người lái bay trên những con phố đông đúc, trường học hoặc bệnh viện, sự yên tâm đó không chỉ là điều tuyệt vời mà còn cần phải được cơ quan quản lý phê duyệt. Chất lỏng dễ cháy của lithium-ion luôn là cảnh báo đỏ đối với các cơ quan quản lý; trạng thái rắn loại bỏ hoàn toàn rủi ro đó.

Sau đó còn có thời tiết— kẻ giết người thầm lặng đối với hiệu suất của lithium-ion. Khách hàng Minnesota mà tôi đã đề cập? Họ đã thử nghiệm pin thể rắn vào mùa đông vừa qua và đột nhiên máy bay không người lái của họ bay trong 40 phút trong nhiệt độ đóng băng—đủ để bao phủ toàn bộ tuyến đường của họ mà không cần quay lại. Ở Arizona, một dịch vụ giao hàng tạp hóa cho thấy pin thể rắn giữ 90% điện tích ở nhiệt độ 100°F, so với 60% của pin lithium-ion. Để việc giao hàng bằng máy bay không người lái hoạt động trên toàn quốc, bạn không thể có một hệ thống ngừng hoạt động khi thời tiết trở nên khắc nghiệt. Trạng thái rắn cuối cùng đã mang lại cho người vận hành sự nhất quán đó.

Đây cũng không chỉ là lý thuyết. Những công ty sản xuất pin lớn đang biến nguyên mẫu thành công cụ mà các nhóm giao hàng thực sự có thể sử dụng. CATL – gã khổng lồ về pin của Trung Quốc cung cấp năng lượng cho một nửa số ô tô điện trên thế giới – đã tung ra loại pin thể rắn “cô đặc” đạt công suất 500 Wh/kg vào đầu năm nay. Hãy dịch điều đó cho người điều khiển máy bay không người lái: pin lithium-ion tiêu chuẩn có công suất 250 Wh/kg, cho bạn 30 phút bay. Ở mức 500 Wh/kg? Bạn đang xem thời gian bay là 1,5 giờ. Hãy tưởng tượng một chiếc máy bay không người lái có thể vận chuyển các gói hàng đến toàn bộ thị trấn nhỏ trong một chuyến đi, sạc lại sau 45 phút (sạc ở trạng thái rắn cũng nhanh hơn) và quay trở lại. CATL đã thử nghiệm những điều này với các công ty máy bay không người lái của Trung Quốc và nhận được phản hồi ban đầu rất lớn – một nhà điều hành đã cắt giảm số lần sạc hàng ngày từ 8 xuống còn 3.

Bây giờ, hãy thành thật đi— vẫn còn những trở ngại. Hiện tại, pin thể rắn có giá cao hơn 2-3 lần so với lithium-ion. Nhưng đó là điều đương nhiên với công nghệ mới— hãy nhớ khi pin ô tô điện có giá \(1.000 mỗi kWh? Bây giờ chúng ở mức dưới \)150. CATL cho biết loại pin 500 Wh/kg của họ sẽ ngang bằng với giá lithium-ion cao cấp vào năm 2026 và QuantumScape đang nhắm mục tiêu cắt giảm chi phí tương tự khi họ tăng cường sản xuất. Quy mô sản xuất là một thách thức khác—hiện nay, hầu hết pin thể rắn đều được sản xuất theo lô nhỏ. Nhưng khi ngày càng có nhiều hãng sản xuất máy bay không người lái đặt hàng, điều đó sẽ thay đổi nhanh chóng.

Đây là điểm mấu chốt đối với bất kỳ ai giao hàng bằng máy bay không người lái: nút thắt cổ chai về pin cuối cùng đã được giải quyết. Trong 3-5 năm tới, trạng thái rắn sẽ chuyển từ “có thì tốt” thành “phải có” đối với bất kỳ nhà khai thác nào muốn cạnh tranh. Các đội áp dụng công nghệ này sớm? Họ sẽ là những người cung cấp các gói hàng nhanh hơn, bao phủ nhiều mặt bằng hơn và giành được khách hàng— trong khi các đối thủ cạnh tranh đang cố gắng bắt kịp lithium-ion.

Đối với các nhà đầu tư, đây là cơ hội tham gia vào một lĩnh vực sắp bùng nổ. Đối với người tiêu dùng, điều đó có nghĩa là giao hàng nhanh hơn, dịch vụ đáng tin cậy hơn và chi phí thấp hơn. Và đối với chúng tôi—những người đang xây dựng tương lai của dịch vụ giao hàng—điều đó có nghĩa là cuối cùng cũng được chứng kiến ​​công nghệ máy bay không người lái đáp ứng được sự cường điệu.

Lithium-ion đã đưa chúng tôi đến đây. Nhưng trạng thái rắn? Nó sẽ đưa việc giao hàng bằng máy bay không người lái đến nơi mà chúng tôi luôn mong muốn.