Perché diamo priorità alle batterie a stato solido per la tecnologia dei droni

Le attuali limitazioni nella tecnologia delle batterie agli ioni di litio impediscono di raggiungere un equilibrio tra durata del volo e capacità di carico utile.

Gli appassionati di droni non dovrebbero dover scegliere tra mantenere i loro droni in volo più a lungo o dotarli di batterie più costose. Le squadre di risposta alle emergenze non dovrebbero essere costrette a richiamare i droni per ricaricarli mentre monitorano la diffusione degli incendi.

Batterie allo stato solidorisolvere i problemi legati alla temperatura che affliggono da tempo le operazioni militari, con vantaggi che vanno ben oltre i semplici parametri delle prestazioni. I loro elettroliti rimangono stabili a temperature estremamente basse, garantendo prestazioni affidabili durante le missioni di ricognizione artica e resistendo al tempo stesso all'esposizione a 70°C senza i rischi di fuga termica che affliggono le batterie convenzionali.

L’esame dei recenti progressi nella tecnologia delle batterie a stato solido evidenzia miglioramenti in termini di sicurezza, densità di energia e durata del ciclo.

Le batterie interamente allo stato solido rappresentano una nuova tecnologia promettente con il potenziale di rivoluzionare il modo in cui immagazziniamo e utilizziamo l’energia. A differenza delle tradizionali batterie agli ioni di litio che utilizzano elettroliti liquidi per trasferire gli ioni tra gli elettrodi, le SSB utilizzano elettroliti solidi, offrendo numerosi vantaggi rispetto alle controparti liquide.

Le SSB offrono una maggiore densità di energia e una durata di vita più lunga, sono più sicure delle batterie convenzionali e sono più rispettose dell'ambiente. Inoltre, in determinate condizioni, le SSB hanno il potenziale per una ricarica più rapida rispetto alle batterie tradizionali e possono essere utilizzate in un’ampia gamma di applicazioni, dai droni di consumo ai veicoli elettrici.

Le batterie a stato solido devono affrontare diverse sfide, principalmente costi elevati, instabilità meccanica e di interfaccia e formazione di dendriti. Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi significativi nello sviluppo della SSB, con ricercatori di tutto il mondo che lavorano per superare le sfide rimanenti e portare questa tecnologia sul mercato.

Pertanto, il campo delle batterie a stato solido ha registrato enormi progressi, avvicinandoci al raggiungimento di soluzioni di stoccaggio dell’energia commercialmente valide e ad alte prestazioni. Mentre esploriamo il complesso mondo dei materiali delle batterie a stato solido, diventa chiaro che un’attenta selezione e ottimizzazione sono cruciali per realizzare il pieno potenziale di questa tecnologia.

Vantaggi e svantaggi delle batterie allo stato solido

L'interfaccia catodo/elettrolita solido è fondamentale per i processi elettrochimici nelle batterie a stato solido, influenzando in modo significativo la cinetica di trasporto degli ioni. Gli elettroliti solidi offrono stabilità termica superiore e maggiore durata rispetto agli elettroliti liquidi. Le prestazioni dei materiali mostrano notevoli variazioni dovute a diverse variabili ambientali, tra cui temperatura ambiente, pressione e umidità. Oltre ai materiali, anche il degrado delle batterie deve essere affrontato come fattore chiave che incide sulle prestazioni a lungo termine.

Ricarica della batteria

Rispetto agli elettroliti liquidi, le batterie allo stato solido mostrano una conduttività ionica superiore, consentendo velocità di ricarica più elevate. A differenza delle tradizionali batterie agli ioni di litio che utilizzano elettroliti liquidi, le batterie allo stato solido utilizzano materiali elettrolitici solidi per facilitare il movimento degli ioni tra gli elettrodi.

Inoltre, l’esperienza di ricarica rapida con batterie allo stato solido può essere più sicura e affidabile.

Impatto nel mondo reale: aumento delle consegne di droni

Questi progressi non si limitano agli esperimenti di laboratorio: stanno già trasformando le applicazioni dei droni.

Agricoltura: i droni con batteria a lunga durata possono coprire oltre 200 acri per volo, irrorando continuamente i raccolti o monitorando la salute del suolo.

Risposta alle emergenze: i droni di ricerca e salvataggio dotati di batterie al litio e attacchi per pannelli solari (per energia supplementare) possono rimanere in volo per oltre due ore, scansionando aree più ampie alla ricerca di persone scomparse o punti caldi di incendi.

Logistica: droni per le consegne come quelli di Amazon stanno testando batterie allo stato solido, puntando a voli di 50 chilometri per consegnare pacchi nelle aree rurali prive di accesso stradale.

Batterie allo stato solidopromettono di trasformare radicalmente il panorama dei droni, con il potenziale di estendere in modo significativo la resistenza di volo e le capacità di missione per piattaforme commerciali e civili, aumentando l’efficienza in vari compiti.