Batteries à semi-conducteurs : la révolution qui alimente les drones de nouvelle génération

Si vous avez visité des terres agricoles dans le Midwest, vous avez probablement vu des drones survoler des champs de maïs, pulvérisant des engrais avec une précision extrême. Ces moments ne sont pas seulement des démonstrations techniques sympas ; ils montrent à quel point les drones sont devenus indispensables dans les domaines de la livraison, de l’agriculture, de la défense et de l’environnement. Mais voici le problème dont nos clients parlent sans arrêt : les batteries les retiennent.

Décomposons-le. À l’heure actuelle, presque tous les drones commerciaux fonctionnent avec des batteries lithium-ion. Bien sûr, ces batteries se sont améliorées au fil des ans : nous avons vu les temps de vol passer de 20 minutes à 60 minutes pour certains modèles, et une charge plus rapide a réduit les temps d’arrêt. Mais parlez à n’importe quel opérateur de drone, et il vous fera part des mêmes frustrations : un drone de livraison devra peut-être faire demi-tour à mi-chemin parce que sa batterie se décharge trop rapidement. Un agriculteur du Dakota du Nord ne peut pas utiliser son drone de surveillance des cultures en janvier car le froid tue la charge lithium-ion. Une équipe de sécurité déployant des drones à proximité d’une centrale électrique s’inquiète des incendies de batteries : l’électrolyte liquide inflammable du lithium-ion constitue un risque réel dans les zones sensibles. Ce ne sont pas de petits problèmes ; ce sont des limites qui empêchent les drones d’atteindre leur plein potentiel.

C'est làbatteries à semi-conducteursentrez et honnêtement, il ne s’agit pas seulement d’une mise à niveau. Ils repensent complètement la façon dont nous propulsons les drones. La différence est simple mais énorme : au lieu de l’électrolyte liquide dans les batteries lithium-ion, les batteries à semi-conducteurs utilisent un matériau solide (pensez à la céramique ou aux composites polymères). D’après ce que nous avons vu lors de tests avec les fabricants et les clients, ce petit changement résout presque tous les problèmes créés par le lithium-ion.

Commençons par le plus important : le temps de vol et la portée. Le trimestre dernier, nous avons travaillé avec une entreprise de livraison de drones en Californie pour tester des batteries à semi-conducteurs. Leur ancienne configuration lithium-ion permettait à leurs drones de parcourir 15 miles aller-retour, transportant un colis de 3 livres. Avec le nouveaubatteries à semi-conducteurs? Ils parcouraient 28 milles aller-retour et pouvaient transporter 1,5 livre supplémentaire. Pour leurs opérations, cela signifiait couvrir deux quartiers supplémentaires par drone et par jour, sans qu’aucun vol supplémentaire ne soit nécessaire. Pour un client de surveillance travaillant sur la patrouille frontalière, cela se traduit par des drones qui restent en vol pendant 2,5 heures au lieu d'une heure, soit suffisamment pour surveiller un tronçon de 40 milles sans retourner à la base. Il ne s’agit pas d’une amélioration progressive ; c’est un changement complet dans ce que leurs équipes peuvent accomplir.

La sécurité est un autre élément non négociable, notamment pour les drones survolant les villes ou à proximité d’infrastructures critiques. Nous avons effectué un petit test en interne plus tôt cette année pour le prouver : nous avons exposé une batterie lithium-ion et une batterie à semi-conducteurs aux mêmes conditions : une chaleur de 60 °C, un petit impact (imitant un accident mineur). La batterie lithium-ion a gonflé et a laissé échapper du liquide en 30 minutes. Celui à semi-conducteurs ? Il ne faisait même pas chaud. Un client qui gère la sécurité des drones dans les aéroports nous a dit que cela changeait la donne : ils ont déjà dû mettre des drones au sol en raison de craintes de surchauffe des batteries Li-ion, mais l'état solide élimine complètement ce risque.

Ensuite, il y a le facteur coût, un élément qui intéresse toutes les entreprises. Un client agricole de l'Iowa a calculé qu'il remplaçait les batteries lithium-ion de son drone tous les 8 mois, ce qui lui coûtait environ 1 800 $ par an et par drone. Des batteries à semi-conducteurs ? Le fabricant estime qu'elles dureront 3 ans. Faites le calcul : cela réduit le coût annuel de leur batterie à 600 $. Et le temps de charge ? Leurs anciennes batteries Li-ion prenaient 1,5 heures pour se charger complètement ; ceux à semi-conducteurs atteignent 80 % en 40 minutes. Pendant la saison des semis, lorsqu’ils utilisent des drones de l’aube au crépuscule, ce temps supplémentaire représente 2 cycles de vol supplémentaires par jour, couvrant ainsi 50 acres de maïs supplémentaires.

Nous ne pouvons pas non plus ignorer les conditions extrêmes, un sujet que nos clients environnementaux évoquent constamment. Le mois dernier, nous avons aidé une équipe de recherche à déployer des drones en Alaska pour suivre les populations de renards arctiques. Les températures y descendent jusqu'à -30°C et les batteries lithium-ion s'épuiseraient en 45 minutes. Avec des batteries solides ? Les drones ont volé pendant 2 heures d’affilée, renvoyant des images claires des tanières des renards. Il en va de même pour les travaux dans le désert : un client en Arizona utilise des drones pour surveiller les incendies de forêt, et par une chaleur de 100 °F, leurs batteries Li-ion perdraient 30 % de leur charge en 10 minutes. À l'état solide ? Ils restent stables, même après des heures au soleil.

La durabilité est une autre victoire que nous ne prenons pas à la légère. De plus en plus de nos clients nous posent des questions sur les objectifs ESG, et les batteries à semi-conducteurs cochent ici une grande case. Elles utilisent 70 % moins de cobalt que les batteries lithium-ion : l’extraction du cobalt est notoirement nocive pour l’environnement et les communautés locales. De plus, notre équipe de développement durable a analysé les chiffres : l'empreinte carbone totale d'une batterie à semi-conducteurs (de la production à l'élimination) est 45 % inférieure à celle d'une batterie Li-ion. Pour une entreprise de livraison qui vise à devenir neutre en carbone d’ici 2030, c’est un énorme pas en avant.