Baterías de estado sólido: el elemento revolucionario que impulsa los drones de próxima generación

Si ha visitado tierras de cultivo en el Medio Oeste, probablemente haya visto drones deslizándose sobre campos de maíz, rociando fertilizante con precisión milimétrica. Estos momentos no son sólo demostraciones tecnológicas interesantes; son señales de cómo los drones se han vuelto indispensables en el trabajo de entrega, agricultura, defensa y medio ambiente. Pero aquí está el problema que escuchamos constantemente de nuestros clientes: las baterías los están frenando.

Analicémoslo. En este momento, casi todos los drones comerciales funcionan con baterías de iones de litio. Claro, esas baterías han mejorado a lo largo de los años: hemos visto que los tiempos de vuelo aumentaron de 20 minutos a 60 minutos para algunos modelos, y una carga más rápida ha reducido el tiempo de inactividad. Pero hable con cualquier operador de drones y le contará las mismas frustraciones: un dron de reparto podría tener que retroceder a mitad de ruta porque su batería se está agotando demasiado rápido. Un agricultor de Dakota del Norte no puede utilizar su dron de seguimiento de cultivos en enero porque el clima frío mata la carga de iones de litio. Un equipo de seguridad que despliega drones cerca de una central eléctrica teme que se produzcan incendios en las baterías: el electrolito líquido inflamable del ion de litio es un riesgo real en zonas sensibles. Estos no son problemas pequeños; son límites que impiden que los drones alcancen su máximo potencial.

Ahí es dondebaterías de estado sólidoentre y, sinceramente, no son solo una actualización. Son un replanteamiento completo de cómo impulsamos los drones. La diferencia es simple pero enorme: en lugar del electrolito líquido de las baterías de iones de litio, las de estado sólido utilizan un material sólido (piense en cerámica o compuestos poliméricos). Por lo que hemos visto en pruebas con fabricantes y clientes, este pequeño cambio soluciona casi todos los problemas que crean los iones de litio.

Comencemos con el más importante: tiempo de vuelo y alcance. El último trimestre, trabajamos con una empresa de entregas con drones en California para probar baterías de estado sólido. Su antigua configuración de iones de litio permitía a sus drones volar 15 millas en un viaje de ida y vuelta, llevando un paquete de 3 libras. con el nuevobaterías de estado sólido? Recorrieron 28 millas de ida y vuelta y podían transportar 1,5 libras adicionales. Para sus operaciones, eso significó cubrir dos vecindarios más por dron por día, sin necesidad de vuelos adicionales. Para un cliente de vigilancia que trabaja en la patrulla fronteriza, esto se traduce en que los drones permanecen en el aire durante 2,5 horas en lugar de 1 hora, suficiente para monitorear un tramo de 40 millas sin regresar a la base. Eso no es una mejora incremental; eso es un cambio completo en lo que sus equipos pueden lograr.

La seguridad es otro tema no negociable, especialmente para los drones que vuelan sobre ciudades o cerca de infraestructuras críticas. Hicimos una pequeña prueba interna a principios de este año para demostrarlo: expusimos una batería de iones de litio y una batería de estado sólido a las mismas condiciones: 60°C de calor, un pequeño impacto (que imita un choque menor). La batería de iones de litio se hinchó y perdió líquido en 30 minutos. ¿El de estado sólido? Ni siquiera hacía calor. Un cliente que dirige la seguridad de los drones en los aeropuertos nos dijo que esto cambia las reglas del juego: ya habían tenido que dejar en tierra los drones antes debido al miedo al sobrecalentamiento de los iones de litio, pero el estado sólido elimina ese riesgo por completo.

Luego está el factor costo, algo que preocupa a todas las empresas. Un cliente agrícola en Iowa calculó que estaban reemplazando las baterías de iones de litio de sus drones cada 8 meses, lo que les costaba alrededor de \(1.800 al año por dron. ¿Baterías de estado sólido? El fabricante estima que durarán 3 años. Haga los cálculos: eso reduce el costo anual de la batería a \)600. ¿Y el tiempo de carga? Sus viejas baterías de iones de litio tardaron 1,5 horas en cargarse por completo; los de estado sólido alcanzan el 80% en 40 minutos. Durante la temporada de siembra, cuando operan drones desde el amanecer hasta el anochecer, ese tiempo extra suma 2 ciclos de vuelo más por día, cubriendo 50 acres más de maíz.

Tampoco podemos ignorar las condiciones extremas, algo que nuestros clientes ambientales mencionan todo el tiempo. El mes pasado, ayudamos a un equipo de investigación a desplegar drones en Alaska para rastrear las poblaciones de zorros árticos. Las temperaturas allí bajan a -30°C y las baterías de iones de litio se agotan en 45 minutos. ¿Con baterías de estado sólido? Los drones volaron durante 2 horas seguidas y enviaron imágenes claras de las guaridas de los zorros. Lo mismo ocurre con el trabajo en el desierto: un cliente en Arizona usa drones para monitorear incendios forestales, y con un calor de 100°F, sus baterías de iones de litio perderían el 30% de su carga en 10 minutos. ¿Estado sólido? Se mantienen estables, incluso después de horas de exposición al sol.

La sostenibilidad es otra victoria que no tomamos a la ligera. Cada vez más clientes preguntan sobre los objetivos ESG, y las baterías de estado sólido marcan una casilla importante aquí. Utilizan un 70% menos de cobalto que las baterías de iones de litio; la minería de cobalto es notoriamente dañina tanto para el medio ambiente como para las comunidades locales. Además, nuestro equipo de sostenibilidad hizo cálculos: la huella de carbono total de una batería de estado sólido (desde la producción hasta su eliminación) es un 45 % menor que la de iones de litio. Para una empresa de reparto que aspira a ser neutra en carbono para 2030, ese es un gran paso adelante.