Қайта зарядталатын батареялардың ұзақ қызмет етуінің құпиясы айырмашылықтың құшағында болуы мүмкін.Қаптамадағы литий-иондық жасушалардың тозуы туралы жаңа модельдеу EV батареялары көбірек зарядтау циклдерін өңдей алатын және істен шығуды болдырмайтындай етіп зарядтауды әрбір ұяшықтың сыйымдылығына бейімдеудің жолын көрсетеді.

5 қарашада жарияланған зерттеуБасқару жүйелерінің технологиясы бойынша IEEE транзакциялары, зарядты біркелкі жеткізудің орнына, қаптамадағы әрбір ұяшыққа өтетін электр тогының мөлшерін қалай белсенді түрде басқару тозуды азайтуға болатынын көрсетеді.Бұл тәсіл әрбір жасушаға ең жақсы және ең ұзақ өмір сүруге тиімді мүмкіндік береді.

Стэнфорд профессоры және аға зерттеу авторы Симона Оноридің айтуынша, бастапқы модельдеу жаңа технологиямен басқарылатын батареялар, тіпті жиі жылдам зарядталатын болса да, кем дегенде 20% көп зарядтау-разряд циклдерін өңдей алады, бұл батареяға қосымша жүктеме түсіреді.

Электрлік автомобиль батареясының қызмет ету мерзімін ұзарту бойынша алдыңғы күш-жігердің көпшілігі бір ұяшықтардың дизайнын, материалдарын және өндірісін жақсартуға бағытталған, бұл тізбектегі сілтемелер сияқты, аккумулятор жинағы оның ең әлсіз ұяшығы сияқты жақсы деген алғышартқа негізделген.Жаңа зерттеу әлсіз байланыстар сөзсіз болғанымен - өндірістегі кемшіліктерге байланысты және кейбір жасушалар жылу сияқты стресстерге ұшырағандықтан басқаларға қарағанда тезірек ыдырайтындықтан - олар бүкіл пакетті түсірудің қажеті жоқ екенін түсінуден басталады.Ең бастысы, сәтсіздікке жол бермеу үшін зарядтау мөлшерлемелерін әрбір ұяшықтың бірегей сыйымдылығына бейімдеу.

«Егер дұрыс шешілмесе, ұяшықтар арасындағы гетерогенділік батарея жинағының ұзақ қызмет ету мерзіміне, денсаулығына және қауіпсіздігіне нұқсан келтіруі мүмкін және аккумулятор жинағының ерте жұмыс істемеуін тудыруы мүмкін», - деді Онори, Стэнфорд Доерр энергетика ғылымының инженері профессорының ассистенті. Тұрақтылық мектебі.«Біздің әдіс қаптамадағы әрбір ұяшықтағы энергияны теңестіреді, барлық жасушаларды теңдестірілген түрде соңғы мақсатты заряд күйіне жеткізеді және буманың ұзақ қызмет ету мерзімін жақсартады».

Миллион мильдік аккумулятор жасауға шабыттанды

Жаңа зерттеуге серпіннің бір бөлігі 2020 жылы Tesla электромобиль компаниясының «миллион мильдік аккумулятормен» жұмыс істеу туралы мәлімдемесіне байланысты.Бұл ескі телефондағы немесе ноутбуктегі литий-ионды аккумулятор сияқты EV батареясы жұмыс істеу үшін өте аз зарядты ұстайтын нүктеге жеткенге дейін (тұрақты зарядтау арқылы) 1 миллион миль немесе одан да көп көлікті қуаттай алатын батарея болар еді. .

Мұндай аккумулятор сегіз жыл немесе 100 000 миль электр көліктерінің аккумуляторлары үшін автомобиль өндірушілерінің әдеттегі кепілдігінен асып түседі.Батарея жинақтары үнемі кепілдік мерзімінен асып кетсе де, қымбат аккумуляторларды ауыстыру бұрынғысынша сирек болса, тұтынушылардың электр көліктеріне деген сенімін арттыруға болады.Мыңдаған зарядтаулардан кейін әлі де зарядты ұстай алатын батарея, сондай-ақ ұзақ қашықтыққа жүретін жүк көліктерін электрлендіруге және EV батареялары жаңартылатын энергияны сақтайтын және жіберетін «көліктен желіге» деп аталатын жүйелерді қабылдауды жеңілдетуі мүмкін. электр желісі.

«Кейінірек түсіндірілді, миллион мильдік батарея концепциясы шын мәнінде жаңа химия емес, батареяны толық зарядтау диапазонын пайдаланбау арқылы жұмыс істеу тәсілі», - деді Онори.Қатысты зерттеулер бір литий-иондық ұяшықтарға бағытталған, олар әдетте толық аккумуляторлар жинағы сияқты тез зарядтау қабілетін жоғалтпайды.

Қызығушылық танытқан Онори және оның зертханасындағы екі зерттеуші – постдокторант Вахид Азими мен PhD докторанты Анируд Аллам – бар батарея түрлерін өнертапқыштық басқару жүздеген немесе мыңдаған ұяшықтарды қамтуы мүмкін толық батарея жинағының өнімділігі мен қызмет ету мерзімін қалай жақсарта алатынын зерттеуге шешім қабылдады. .

Жоғары сенімді батарея үлгісі

Бірінші қадам ретінде зерттеушілер батареяның жұмыс істеу мерзімі ішінде оның ішінде болатын физикалық және химиялық өзгерістерді дәл көрсететін батарея әрекетінің жоғары дәлдіктегі компьютерлік моделін жасады.Бұл өзгерістердің кейбіреулері бірнеше секунд немесе минут ішінде, ал басқалары айлар немесе тіпті жылдар ішінде пайда болады.

Стэнфорд энергетикалық бақылау зертханасының директоры Онори: «Біздің білуімізше, бұған дейінгі бірде-бір зерттеу біз жасаған жоғары сенімді, көп уақытты батарея үлгісін пайдаланбаған», - деді.

Модельмен іске қосылған модельдеу қазіргі заманғы батареялар жинағын оның құрамдас бөліктері арасындағы айырмашылықтарды ескере отырып оңтайландыруға және басқаруға болатынын көрсетті.Онори және оның әріптестері өздерінің моделін алдағы жылдарда қолданыстағы көлік конструкцияларында оңай қолдануға болатын аккумуляторды басқару жүйелерін дамыту үшін пайдаланылатынын болжайды.

Бұл тек электр көліктері ғана емес, тиімді.Оноридің айтуынша, «батарея жинағына көп жүктеме беретін» іс жүзінде кез келген қолданба жаңа нәтижелерден хабардар етілген басқаруды жақсартуға жақсы үміткер болуы мүмкін.Бір мысал?Кейде eVTOL деп аталатын электрлік тік ұшып көтерілуі және қонуы бар дрон тәрізді ұшақтар, оны кейбір кәсіпкерлер әуе таксилері ретінде жұмыс істейді және алдағы онжылдықта қалалық әуе қозғалысының басқа қызметтерін ұсынады деп күтеді.Дегенмен, қайта зарядталатын литий-иондық батареяларға арналған басқа қолданбалар, соның ішінде жалпы авиация және жаңартылатын энергияны ауқымды сақтау қажет.

«Литий-ионды батареялар әлемді көптеген жолдармен өзгертті», - деді Онори.«Біз осы трансформациялық технологиядан және оның болашақ мұрагерлерінен мүмкіндігінше көп алуымыз маңызды».