Pourquoi nous donnons la priorité aux batteries à semi-conducteurs pour la technologie des drones

Les limites actuelles de la technologie des batteries lithium-ion empêchent de parvenir à un équilibre entre la durée du vol et la capacité de charge utile.

Les passionnés de drones ne devraient pas avoir à choisir entre garder leurs drones en vol plus longtemps ou les équiper de batteries plus coûteuses. Les équipes d’intervention d’urgence ne devraient pas avoir à rappeler les drones pour les recharger tout en suivant la propagation des incendies de forêt.

Piles à semi-conducteursrésoudre les problèmes de température qui affectent depuis longtemps les opérations militaires, avec des avantages allant bien au-delà des mesures de performance brutes. Leurs électrolytes restent stables à des températures extrêmement basses, garantissant des performances fiables lors des missions de reconnaissance dans l'Arctique tout en résistant à une exposition à 70°C sans les risques d'emballement thermique qui affectent les batteries conventionnelles.

L’examen des progrès récents dans la technologie des batteries à semi-conducteurs met en évidence les améliorations en matière de sécurité, de densité énergétique et de durée de vie.

Les batteries entièrement solides représentent une nouvelle technologie prometteuse susceptible de révolutionner la façon dont nous stockons et utilisons l’énergie. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles qui utilisent des électrolytes liquides pour transférer des ions entre les électrodes, les SSB utilisent des électrolytes solides, offrant plusieurs avantages par rapport à leurs homologues liquides.

Les SSB offrent une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue, sont plus sûrs que les batteries conventionnelles et sont plus respectueux de l'environnement. De plus, dans certaines conditions, les SSB ont le potentiel de se charger plus rapidement que les batteries traditionnelles et peuvent être utilisées dans un large éventail d'applications, des drones grand public aux véhicules électriques.

Les batteries à semi-conducteurs sont confrontées à plusieurs défis, principalement le coût élevé, l'instabilité mécanique et d'interface et la formation de dendrites. Des progrès significatifs ont été réalisés dans le développement de la SSB ces dernières années, des chercheurs du monde entier s'efforçant de surmonter les défis restants et de commercialiser cette technologie.

Ainsi, le domaine des batteries à semi-conducteurs a connu d’énormes progrès, nous rapprochant de la réalisation de solutions de stockage d’énergie commercialement viables et performantes. Alors que nous explorons le monde complexe des matériaux pour batteries à semi-conducteurs, il devient évident qu’une sélection et une optimisation minutieuses sont cruciales pour exploiter tout le potentiel de cette technologie.

Avantages et inconvénients des batteries à semi-conducteurs

L’interface cathode/électrolyte solide est essentielle aux processus électrochimiques dans les batteries à semi-conducteurs, influençant considérablement la cinétique de transport des ions. Les électrolytes solides offrent une stabilité thermique supérieure et une plus grande durabilité par rapport aux électrolytes liquides. Les performances des matériaux présentent des variations notables en raison de plusieurs variables environnementales, notamment la température ambiante, la pression et l'humidité. Au-delà des matériaux, la dégradation des batteries doit également être abordée comme un facteur clé affectant les performances à long terme.

Chargement de la batterie

Par rapport aux électrolytes liquides, les batteries à semi-conducteurs présentent une conductivité ionique supérieure, permettant des vitesses de charge plus rapides. Contrairement aux batteries lithium-ion traditionnelles utilisant des électrolytes liquides, les batteries à semi-conducteurs utilisent des matériaux électrolytiques solides pour faciliter le mouvement des ions entre les électrodes.

De plus, l’expérience de charge rapide avec des batteries à semi-conducteurs peut être plus sûre et plus fiable.

Impact sur le monde réel : augmentation des livraisons de drones

Ces avancées ne se limitent pas aux expériences en laboratoire : elles transforment déjà les applications des drones.

Agriculture : les drones dotés d'une batterie à durée de vie prolongée peuvent couvrir plus de 200 acres par vol, pulvérisant continuellement les cultures ou surveillant la santé des sols.

Intervention d'urgence : les drones de recherche et de sauvetage équipés de batteries au lithium et de panneaux solaires (pour une alimentation supplémentaire) peuvent rester en vol pendant plus de deux heures, balayant de plus grandes zones à la recherche de personnes disparues ou de points chauds d'incendies de forêt.

Logistique : des drones de livraison comme celui d'Amazon testent des batteries à semi-conducteurs, visant des vols de 50 kilomètres pour livrer des colis dans les zones rurales dépourvues d'accès routier.

Piles à semi-conducteurspromettent de transformer fondamentalement le paysage des drones, avec le potentiel d’étendre considérablement l’endurance de vol et les capacités de mission des plates-formes commerciales et civiles, améliorant ainsi l’efficacité de diverses tâches.