Is-sigriet għal ħajja twila għal batteriji rikarikabbli jista 'jkun f'tħaddan ta' differenza.Immudellar ġdid ta 'kif iċ-ċelluli tal-jone tal-litju f'pakkett jiddegradaw juru mod kif iċċarġjar apposta għall-kapaċità ta' kull ċellula sabiex il-batteriji tal-EV ikunu jistgħu jimmaniġġjaw aktar ċikli ta 'ċarġ u jevitaw il-falliment.

Ir-riċerka, ippubblikata fil-5 ta’ Novembru fiTransazzjonijiet IEEE dwar it-Teknoloġija tas-Sistemi ta' Kontroll, turi kif l-immaniġġjar attiv tal-ammont ta 'kurrent elettriku li jiċċirkola għal kull ċellula f'pakkett, aktar milli jwassal ħlas b'mod uniformi, jista' jimminimizza l-użu u l-kedd.L-approċċ effettivament jippermetti li kull ċellula tgħix l-aħjar - u l-itwal - ħajja tagħha.

Skont il-professur ta 'Stanford u l-awtriċi anzjana tal-istudju Simona Onori, simulazzjonijiet inizjali jissuġġerixxu batteriji ġestiti bit-teknoloġija l-ġdida jistgħu jimmaniġġjaw mill-inqas 20% aktar ċikli ta' ċarġ ta 'ċarġ, anke b'iċċarġjar veloċi frekwenti, li jpoġġi pressjoni żejda fuq il-batterija.

Ħafna mill-isforzi preċedenti biex tittawwal il-ħajja tal-batterija tal-karozzi elettriċi ffukaw fuq it-titjib tad-disinn, il-materjali u l-manifattura ta 'ċelluli singoli, ibbażati fuq il-premessa li, bħal links f'katina, pakkett ta' batterija huwa tajjeb biss daqs iċ-ċellula l-aktar dgħajfa tiegħu.L-istudju l-ġdid jibda b'fehim li filwaqt li rabtiet dgħajfa huma inevitabbli - minħabba imperfezzjonijiet tal-manifattura u minħabba li xi ċelloli jiddegradaw aktar malajr minn oħrajn peress li huma esposti għal stress bħas-sħana - m'għandhomx għalfejn ibaxxu l-pakkett kollu.Iċ-ċavetta hija li tfassal ir-rati tal-iċċarġjar għall-kapaċità unika ta 'kull ċellula biex tevita l-falliment.

"Jekk ma jiġux indirizzati b'mod xieraq, l-eteroġeneitajiet minn ċellula għal ċellula jistgħu jikkompromettu l-lonġevità, is-saħħa u s-sigurtà ta 'pakkett ta' batteriji u jinduċu ħsara bikrija fil-pakkett ta 'batteriji," qal Onori, li huwa assistent professur tal-inġinerija tax-xjenza tal-enerġija fi Stanford Doerr. Skola tas-Sostenibbiltà."L-approċċ tagħna jġib indaqs l-enerġija f'kull ċellula fil-pakkett, u jġib iċ-ċelloli kollha għall-istat finali ta' ħlas immirat b'mod bilanċjat u jtejjeb il-lonġevità tal-pakkett."

Ispirati biex tibni batterija ta 'miljun mil

Parti mill-impetu għar-riċerka l-ġdida tmur lura għal tħabbira tal-2020 minn Tesla, il-kumpanija tal-karozzi elettriċi, ta 'xogħol fuq "batterija ta' miljun mil."Din tkun batterija li kapaċi tħaddem karozza għal miljun mil jew aktar (bi ċċarġjar regolari) qabel ma tasal sal-punt fejn, bħall-batterija tal-jone tal-litju f'telefon jew laptop antik, il-batterija tal-EV iżżomm ftit wisq ħlas biex tkun funzjonali .

Tali batterija tkun taqbeż il-garanzija tipika tal-produtturi tal-karozzi għal batteriji ta 'vetturi elettriċi ta' tmien snin jew 100,000 mil.Għalkemm il-pakketti tal-batteriji b'mod rutina jdumu aktar mill-garanzija tagħhom, il-fiduċja tal-konsumatur fil-vetturi elettriċi tista' tissaħħaħ jekk is-sostituzzjonijiet għaljin tal-pakketti tal-batteriji jsiru aktar rari.Batterija li xorta tista' żżomm ħlas wara eluf ta' recharges tista' wkoll ittaffi t-triq għall-elettrifikazzjoni ta' trakkijiet fit-tul, u għall-adozzjoni tal-hekk imsejħa sistemi ta' vettura għal grilja, li fihom il-batteriji tal-EV jaħżnu u jibagħtu enerġija rinnovabbli għal il-grilja tal-enerġija.

"Iktar tard ġie spjegat li l-kunċett ta 'batterija ta' miljun mil ma kienx verament kimika ġdida, iżda biss mod kif tħaddem il-batterija billi ma tagħmilhiex tuża l-firxa sħiħa ta 'ċarġ," qal Onori.Ir-riċerka relatata ċċentrata fuq ċelluli tal-jone tal-litju singolu, li ġeneralment ma jitilfux il-kapaċità ta 'ċarġ malajr daqs kemm jagħmlu pakketti ta' batteriji sħaħ.

Intrigat, Onori u żewġ riċerkaturi fil-laboratorju tagħha – l-istudjuż post-dottorat Vahid Azimi u l-istudent PhD Anirudh Allam – iddeċidew li jinvestigaw kif il-ġestjoni inventiva ta’ tipi ta’ batteriji eżistenti tista’ ttejjeb il-prestazzjoni u l-ħajja tas-servizz ta’ pakkett sħiħ ta’ batteriji, li jista’ jkun fih mijiet jew eluf ta’ ċelloli. .

Mudell ta 'batterija ta' fedeltà għolja

Bħala l-ewwel pass, ir-riċerkaturi fasslu mudell tal-kompjuter ta 'fedeltà għolja tal-imġieba tal-batterija li rrappreżenta b'mod preċiż il-bidliet fiżiċi u kimiċi li jseħħu ġewwa batterija matul il-ħajja operattiva tagħha.Xi wħud minn dawn il-bidliet jiżvolġu fi ftit sekondi jew minuti - oħrajn fuq xhur jew saħansitra snin.

"Sa fejn nafu tagħna, l-ebda studju preċedenti ma uża t-tip ta 'mudell ta' batterija ta 'fedeltà għolja u multi-timescale li ħloqna," qal Onori, li huwa direttur tal-Laboratorju tal-Kontroll tal-Enerġija ta' Stanford.

It-tħaddim ta 'simulazzjonijiet bil-mudell issuġġerixxa li pakkett ta' batteriji modern jista 'jiġi ottimizzat u kkontrollat ​​billi jħaddan id-differenzi fost iċ-ċelloli kostitwenti tiegħu.Onori u l-kollegi jipprevedu l-mudell tagħhom li jintuża biex jiggwida l-iżvilupp ta 'sistemi ta' ġestjoni tal-batteriji fis-snin li ġejjin li jistgħu jiġu skjerati faċilment f'disinji ta 'vetturi eżistenti.

Mhux biss il-vetturi elettriċi li jibbenefikaw.Prattikament kwalunkwe applikazzjoni li "tenfasizza ħafna l-pakkett tal-batterija" tista 'tkun kandidat tajjeb għal ġestjoni aħjar infurmata mir-riżultati l-ġodda, qal Onori.Eżempju wieħed?Ajruplani bħal drone b'tlugħ u nżul vertikali elettriku, xi kultant imsejjaħ eVTOL, li xi intraprendituri jistennew li joperaw bħala taxis bl-ajru u jipprovdu servizzi oħra ta 'mobilità bl-ajru urbana matul l-għaxar snin li ġejjin.Xorta waħda, applikazzjonijiet oħra għall-batteriji tal-jone tal-litju rikarikabbli jsejħu, inkluża l-avjazzjoni ġenerali u l-ħażna fuq skala kbira ta 'enerġija rinnovabbli.

"Il-batteriji tal-jone tal-litju diġà bidlu d-dinja f'ħafna modi," qal Onori."Huwa importanti li nieħdu kemm nistgħu minn din it-teknoloġija trasformattiva u s-suċċessuri tagħha li ġejjin."