Zaryadlanuvchi batareyalarning uzoq umr ko'rish siri farqning quchog'ida bo'lishi mumkin.Paketdagi litiy-ionli xujayralarning qanday yomonlashishini yangi modellashtirish har bir hujayra sig'imi uchun zaryadlashni moslashtirish yo'lini ko'rsatadi, shuning uchun EV akkumulyatorlari ko'proq zaryadlash davrlarini boshqara oladi va nosozlikni oldini oladi.

5-noyabrda chop etilgan tadqiqotIEEE Transactions on Control Systems Technology, zaryadni bir xilda etkazib berish o'rniga, paketdagi har bir hujayraga oqib tushadigan elektr toki miqdorini qanchalik faol boshqarish, eskirish va eskirishni minimallashtirishi mumkinligini ko'rsatadi.Ushbu yondashuv har bir hujayraning eng yaxshi va eng uzoq umr ko'rishiga imkon beradi.

Stenford professori va katta tadqiqot muallifi Simona Onorining so'zlariga ko'ra, dastlabki simulyatsiyalar yangi texnologiya bilan boshqariladigan batareyalar, hatto tez-tez zaryadlangan holda ham kamida 20% ko'proq zaryadlash va tushirish davrlarini boshqarishi mumkinligini ko'rsatmoqda, bu esa batareyaga qo'shimcha yuk olib keladi.

Elektr avtomobil akkumulyatorining ishlash muddatini uzaytirish bo'yicha oldingi sa'y-harakatlarning aksariyati zanjirdagi aloqalar singari, batareya to'plami ham eng zaif hujayra kabi yaxshi ekanligiga asoslanib, bitta hujayraning dizayni, materiallari va ishlab chiqarilishini yaxshilashga qaratilgan.Yangi tadqiqot shuni tushunish bilan boshlanadiki, zaif aloqalar muqarrar bo'lsa-da - ishlab chiqarishdagi kamchiliklar tufayli va ba'zi hujayralar issiqlik kabi stresslarga duchor bo'lganligi sababli boshqalarga qaraganda tezroq parchalanadi - ular butun paketni buzishi shart emas.Eng muhimi, nosozlikni oldini olish uchun zaryadlash stavkalarini har bir hujayraning noyob sig'imiga moslashtirishdir.

"Agar to'g'ri hal qilinmasa, hujayradan hujayragacha bo'lgan heterojenlik batareyalar paketining uzoq umri, sog'lig'i va xavfsizligini buzishi va batareya paketining erta ishlamay qolishiga olib kelishi mumkin", dedi Onori, Stenford Doerning energetika fanlari bo'yicha dotsenti. Barqarorlik maktabi."Bizning yondashuvimiz paketdagi har bir hujayradagi energiyani tenglashtiradi, barcha hujayralarni muvozanatli tarzda yakuniy maqsadli zaryad holatiga keltiradi va paketning uzoq umrini oshiradi."

Million milya batareyani yaratish uchun ilhomlantirildi

Yangi tadqiqotga turtki bo'lgan narsa 2020 yilda Tesla elektromobil kompaniyasining "million mil akkumulyatori" ustida ishlash haqidagi e'loniga borib taqaladi.Bu eski telefon yoki noutbukdagi litiy-ion batareyasi kabi EV akkumulyatori ishlamasligi uchun juda kam quvvatga ega bo'lgan nuqtaga yetguncha (muntazam zaryadlangan holda) avtomobilni 1 million mil yoki undan ko'proq masofada quvvatlantirishga qodir akkumulyator bo'ladi. .

Bunday batareya sakkiz yil yoki 100 000 milya elektromobil akkumulyatorlari uchun avtomobil ishlab chiqaruvchilarning odatiy kafolatidan oshib ketadi.Batareya paketlari muntazam ravishda kafolat muddatidan oshib ketgan bo'lsa-da, agar qimmat batareya paketlarini almashtirish kamdan-kam bo'lsa, iste'molchilarning elektr transport vositalariga bo'lgan ishonchini oshirish mumkin.Minglab qayta zaryadlangandan keyin ham zaryadni ushlab turadigan akkumulyator uzoq masofali yuk mashinalarini elektrlashtirish va EV akkumulyatorlari qayta tiklanadigan energiyani saqlash va jo'natish uchun avtomashinadan tarmoqqa deb ataladigan tizimlarni qabul qilish yo'lini osonlashtirishi mumkin. elektr tarmog'i.

"Keyinchalik tushuntirildiki, million milya batareya kontseptsiyasi aslida yangi kimyo emas, balki batareyani to'liq zaryadlash diapazonidan foydalanmaslik orqali ishlatishning bir usuli", dedi Onori.Tegishli tadqiqotlar, odatda, to'liq batareya paketlari kabi tez zaryadlash qobiliyatini yo'qotmaydigan yagona litiy-ionli hujayralarga qaratilgan.

Qiziq, Onori va uning laboratoriyasining ikki tadqiqotchisi - doktorlikdan keyingi olim Vohid Azimi va PhD talabasi Anirud Allam - mavjud batareya turlarini ixtirochilik bilan boshqarish yuzlab yoki minglab hujayralarni o'z ichiga olishi mumkin bo'lgan to'liq batareyalar to'plamining ishlashi va xizmat qilish muddatini qanday yaxshilashi mumkinligini o'rganishga qaror qilishdi. .

Yuqori sifatli batareya modeli

Birinchi qadam sifatida, tadqiqotchilar batareyaning ishlash muddati davomida uning ichida sodir bo'ladigan fizik va kimyoviy o'zgarishlarni aniq aks ettiruvchi akkumulyator harakatining yuqori aniqlikdagi kompyuter modelini yaratdilar.Ushbu o'zgarishlarning ba'zilari bir necha soniya yoki daqiqada, boshqalari esa oylar yoki hatto yillar davomida sodir bo'ladi.

Stenford Energiyani nazorat qilish laboratoriyasi direktori Onori, "bizning ma'lumotlarimizga ko'ra, biz yaratgan yuqori aniqlikdagi, ko'p vaqtli batareya modelidan oldingi hech bir tadqiqotda foydalanilmagan".

Model bilan ishlaydigan simulyatsiyalar zamonaviy batareyalar to'plamini uning tarkibiy qismlari orasidagi farqlarni hisobga olgan holda optimallashtirish va boshqarish mumkinligini ko'rsatdi.Onori va uning hamkasblari o'zlarining modellarini kelgusi yillarda mavjud avtomobil konstruktsiyalarida osongina qo'llanilishi mumkin bo'lgan akkumulyatorlarni boshqarish tizimlarini ishlab chiqishda foydalanishni tasavvur qilishadi.

Bu nafaqat elektr transport vositalaridan foyda ko'radi."Batareya to'plamini ko'p ta'kidlaydigan" deyarli har qanday dastur yangi natijalar bilan yaxshi boshqaruv uchun yaxshi nomzod bo'lishi mumkin, dedi Onori.Bitta misol?Ba'zan eVTOL deb ataladigan elektr vertikal uchish va qo'nishga ega uchuvchisiz samolyotga o'xshash samolyotlar, ba'zi tadbirkorlar kelgusi o'n yil ichida havo taksisi sifatida ishlashni va boshqa shahar havo harakatlanish xizmatlarini taqdim etishni kutishmoqda.Shunga qaramay, qayta zaryadlanuvchi lityum-ion batareyalar uchun boshqa ilovalar, shu jumladan umumiy aviatsiya va qayta tiklanadigan energiyani keng miqyosda saqlash.

"Lityum-ion batareyalar allaqachon dunyoni juda ko'p jihatdan o'zgartirdi", dedi Onori."Ushbu transformatsion texnologiyadan va uning vorislaridan imkon qadar ko'proq foyda olishimiz muhim."