Is-sigriet għal ħajja twila għall-batteriji rikarikabbli jista' jinsab f'tħaddan ta' differenza. Immudellar ġdid ta' kif iċ-ċelloli tal-jone tal-litju f'pakkett jiddegradaw juri mod kif l-iċċarġjar jista' jiġi adattat għall-kapaċità ta' kull ċellola sabiex il-batteriji tal-EV ikunu jistgħu jimmaniġġjaw aktar ċikli ta' ċċarġjar u jevitaw il-ħsara.

Ir-riċerka, ippubblikata fil-5 ta' Novembru f'Tranżazzjonijiet tal-IEEE dwar it-Teknoloġija tas-Sistemi ta' Kontroll, juri kif l-immaniġġjar attiv tal-ammont ta’ kurrent elettriku li jiċċirkola lejn kull ċellula f’pakkett, minflok ma titwassal iċ-ċarġ b’mod uniformi, jista’ jimminimizza l-użu u l-kedd. L-approċċ jippermetti b’mod effettiv lil kull ċellula tgħix l-aħjar ħajja tagħha – u l-itwal ħajja.

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

Il-biċċa l-kbira tal-isforzi preċedenti biex tittawwal il-ħajja tal-batterija tal-karozzi elettriċi ffokaw fuq it-titjib tad-disinn, il-materjali, u l-manifattura ta’ ċelloli singoli, ibbażati fuq il-premessa li, bħal ħoloq f’katina, pakkett ta’ batteriji huwa tajjeb daqs l-iktar ċellola dgħajfa tiegħu. L-istudju l-ġdid jibda b’fehim li filwaqt li l-ħoloq dgħajfa huma inevitabbli – minħabba imperfezzjonijiet fil-manifattura u minħabba li xi ċelloli jiddegradaw aktar malajr minn oħrajn hekk kif ikunu esposti għal stress bħas-sħana – m’għandhomx għalfejn iwaqqgħu l-pakkett kollu. Iċ-ċavetta hija li r-rati tal-iċċarġjar jitfasslu għall-kapaċità unika ta’ kull ċellola biex jiġi evitat il-ħsara.

“Jekk ma jiġux indirizzati kif suppost, l-eteroġeneitajiet minn ċellula għal ċellula jistgħu jikkompromettu l-lonġevità, is-saħħa u s-sigurtà ta’ pakkett ta’ batteriji u jikkawżaw malfunzjoni bikrija tal-pakkett tal-batterija,” qal Onori, li huwa assistent professur tal-inġinerija tax-xjenza tal-enerġija fl-Iskola tas-Sostenibbiltà ta’ Stanford Doerr. “L-approċċ tagħna jġib l-enerġija f’kull ċellula fil-pakkett, u b’hekk iċ-ċelloli kollha jiġu fl-istat finali mmirat ta’ ċarġ b’mod bilanċjat u jtejjeb il-lonġevità tal-pakkett.”

Ispirat biex nibni batterija ta’ miljun mil

Parti mill-ispinta għar-riċerka l-ġdida tmur lura għal avviż tal-2020 minn Tesla, il-kumpanija tal-karozzi elettriċi, dwar xogħol fuq "batterija ta' miljun mil." Din tkun batterija kapaċi li tħaddem karozza għal miljun mil jew aktar (b'iċċarġjar regolari) qabel ma tilħaq il-punt fejn, bħall-batterija tal-jone tal-litju f'telefon jew laptop antik, il-batterija tal-EV iżżomm ċarġ żgħir wisq biex tkun funzjonali.

Batterija bħal din taqbeż il-garanzija tipika tal-manifatturi tal-karozzi għal batteriji ta’ vetturi elettriċi ta’ tmien snin jew 100,000 mil. Għalkemm il-pakketti tal-batteriji normalment idumu 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 ċarġ wara eluf ta’ rikarigi tista’ wkoll tiffaċilita t-triq għall-elettrifikazzjoni ta’ trakkijiet fuq distanzi twal, u għall-adozzjoni tal-hekk imsejħa sistemi vehicle-to-grid, fejn il-batteriji tal-EV jaħżnu u jibagħtu enerġija rinnovabbli għall-grid tal-enerġija.

“Aktar tard ġie spjegat li l-kunċett tal-batterija ta’ miljun mil ma kienx verament kimika ġdida, iżda sempliċement mod kif titħaddem il-batterija billi ma ġġiegħliex tuża l-firxa sħiħa tal-iċċarġjar,” qal Onori. Riċerka relatata ċċentrata fuq ċelloli singoli tal-jone tal-litju, li ġeneralment ma jitilfux il-kapaċità tal-iċċarġjar malajr daqs pakketti ta’ batteriji sħaħ.

Intrigata, Onori u żewġ riċerkaturi fil-laboratorju tagħha – l-istudjuż postdottorali Vahid Azimi u l-istudent tal-PhD Anirudh Allam – iddeċidew li jinvestigaw kif il-ġestjoni inventiva tat-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 b'fedeltà għolja

Bħala l-ewwel pass, ir-riċerkaturi ħolqu mudell tal-kompjuter b'fedeltà għolja tal-imġiba 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 iseħħu fi ftit sekondi jew minuti – oħrajn fuq perjodu ta' xhur jew saħansitra snin.

“Sa fejn nafu aħna, l-ebda studju preċedenti ma uża t-tip ta’ mudell ta’ batterija ta’ fedeltà għolja u b’ħafna skala ta’ żmien li ħloqna,” qal Onori, li huwa d-direttur tal-Stanford Energy Control Lab.

It-tħaddim ta’ simulazzjonijiet bil-mudell issuġġerew li pakkett ta’ batteriji modern jista’ jiġi ottimizzat u kkontrollat ​​billi jiġu aċċettati d-differenzi fost iċ-ċelloli kostitwenti tiegħu. Onori u l-kollegi tiegħu jimmaġinaw li l-mudell tagħhom se jintuża biex jiggwida l-iżvilupp ta’ sistemi ta’ ġestjoni tal-batteriji fis-snin li ġejjin li jistgħu jiġu skjerati faċilment fid-disinji eżistenti tal-vetturi.

Mhux biss il-vetturi elettriċi li jistgħu jibbenefikaw. Prattikament kull applikazzjoni li "tisħaq ħafna fuq il-pakkett tal-batteriji" tista' tkun kandidat tajjeb għal ġestjoni aħjar infurmata mir-riżultati l-ġodda, qal Onori. Eżempju wieħed? Ajruplani simili għal drones b'tluq u nżul vertikali elettriku, xi kultant imsejħa eVTOL, li xi imprendituri jistennew li joperaw bħala taxis tal-ajru u jipprovdu servizzi oħra ta' mobilità bl-ajru urbana matul id-deċennju li ġej. Madankollu, applikazzjonijiet oħra għal batteriji rikarikabbli tal-jone tal-litju qed jistiednu, inkluż l-avjazzjoni ġenerali u l-ħażna fuq skala kbira ta' enerġija rinnovabbli.

“Il-batteriji tal-jone tal-litju diġà biddlu d-dinja b’ħafna modi,” qal Onori. “Huwa importanti li niksbu kemm jista’ jkun minn din it-teknoloġija trasformattiva u s-suċċessuri tagħha li ġejjin.”