Ang sekreto sa taas nga kinabuhi sa mga rechargeable nga baterya mahimong anaa sa pagdawat sa kalainan. Ang bag-ong modelo kon giunsa pagkadaot sa mga lithium-ion cell sa usa ka pakete nagpakita og usa ka paagi aron ipahaum ang pag-charge sa kapasidad sa matag cell aron ang mga baterya sa EV makadumala sa dugang nga mga siklo sa pag-charge ug malikayan ang pagkapakyas.

Ang panukiduki, nga gipatik niadtong Nobiyembre 5 saMga Transaksyon sa IEEE sa Teknolohiya sa mga Sistema sa Pagkontrol, nagpakita kon giunsa ang aktibong pagdumala sa gidaghanon sa kuryente nga nagaagos sa matag selula sa usa ka pakete, imbes nga maghatag og parehas nga karga, makapakunhod sa pagkaguba ug pagkaguba. Ang pamaagi epektibong nagtugot sa matag selula nga mabuhi sa labing maayo - ug labing taas - nga kinabuhi.

Sumala sa propesor sa Stanford ug senior study author nga si Simona Onori, ang inisyal nga mga simulation nagsugyot nga ang mga baterya nga gidumala gamit ang bag-ong teknolohiya makadumala sa labing menos 20% nga dugang nga charge-discharge cycles, bisan pa sa kanunay nga fast charging, nga nagdugang sa kabug-at sa baterya.

Kadaghanan sa mga nangaging paningkamot aron mapalugwayan ang kinabuhi sa baterya sa mga de-kuryenteng sakyanan naka-focus sa pagpaayo sa disenyo, materyales, ug paggama sa mga single cell, base sa premise nga, sama sa mga sumpay sa usa ka kadena, ang usa ka battery pack maayo lamang kung ang labing huyang nga cell niini. Ang bag-ong pagtuon nagsugod sa pagsabot nga samtang ang mga huyang nga sumpay dili kalikayan - tungod sa mga pagkadili-hingpit sa paggama ug tungod kay ang ubang mga cell mas paspas nga madaot kaysa sa uban samtang kini naladlad sa mga stress sama sa kainit - dili nila kinahanglan nga ipaubos ang tibuok pack. Ang yawe mao ang pagpahaum sa mga rate sa pag-charge sa talagsaon nga kapasidad sa matag cell aron malikayan ang pagkapakyas.

“Kon dili masulbad sa hustong paagi, ang mga kalainan sa cell-to-cell mahimong makadaot sa taas nga kinabuhi, kahimsog, ug kaluwasan sa usa ka battery pack ug makapahinabog sayo nga malfunction sa battery pack,” matod ni Onori, kinsa usa ka assistant professor sa energy science engineering sa Stanford Doerr School of Sustainability. “Ang among pamaagi nagpares sa enerhiya sa matag cell sa pack, nga nagdala sa tanang cell ngadto sa katapusang target nga estado sa karga sa usa ka balanse nga paagi ug nagpauswag sa taas nga kinabuhi sa pack.”

Nadasig sa pagtukod og usa ka milyon-milyang baterya

Kabahin sa hinungdan sa bag-ong panukiduki naggikan sa anunsyo sa Tesla niadtong 2020, ang kompanya sa electric car, bahin sa pagtrabaho sa usa ka "million-mile battery." Kini usa ka baterya nga makahimo sa pagpadagan sa usa ka sakyanan sulod sa 1 milyon ka milya o labaw pa (nga adunay regular nga pag-charge) sa dili pa makaabot sa punto diin, sama sa lithium-ion battery sa usa ka daan nga telepono o laptop, ang baterya sa EV adunay gamay ra kaayong karga aron magamit.

Ang ingon nga baterya molapas sa naandan nga warranty sa mga tiggama og sakyanan para sa mga baterya sa electric vehicle nga walo ka tuig o 100,000 milya. Bisan tuod ang mga battery pack kanunay nga molungtad og mas dugay kaysa sa ilang warranty, ang pagsalig sa mga konsumidor sa mga electric vehicle mahimong mapalig-on kon ang mahal nga mga pag-ilis sa battery pack mahimong mas talagsaon. Ang usa ka baterya nga makakupot gihapon og karga human sa liboan ka mga recharge mahimo usab nga makapasayon ​​sa dalan para sa electrification sa mga long-haul truck, ug para sa pagsagop sa gitawag nga vehicle-to-grid systems, diin ang mga EV batteries magtipig ug magpadala og renewable energy para sa power grid.

“Gipasabot sa ulahi nga ang konsepto sa milyon-milyang baterya dili gyud bag-ong kemistriya, apan usa lang ka paagi sa pagpadagan sa baterya pinaagi sa dili paggamit niini sa tibuok nga charge range,” matod ni Onori. Ang may kalabutan nga panukiduki nakasentro sa mga single lithium-ion cell, nga kasagaran dili mawad-an sa kapasidad sa pag-charge sama ka paspas sa mga full battery pack.

Tungod sa kaikag, si Onori ug ang duha ka tigdukiduki sa iyang laboratoryo – ang postdoctoral scholar nga si Vahid Azimi ug ang PhD student nga si Anirudh Allam – nakahukom nga imbestigahan kon sa unsang paagi ang mamugnaong pagdumala sa kasamtangang mga tipo sa baterya makapauswag sa performance ug kinabuhi sa usa ka bug-os nga battery pack, nga mahimong adunay gatusan o liboan ka mga selula.

Usa ka modelo sa baterya nga taas og kalidad

Isip unang lakang, ang mga tigdukiduki naghimo og usa ka high-fidelity computer model sa kinaiya sa baterya nga tukma nga nagrepresentar sa pisikal ug kemikal nga mga pagbag-o nga mahitabo sulod sa usa ka baterya atol sa operasyon niini. Ang uban niini nga mga pagbag-o mahitabo sulod lang sa pipila ka segundo o minuto – ang uban sulod sa mga bulan o bisan mga tuig.

"Sa among nahibaloan, walay nangaging pagtuon nga migamit sa matang sa high-fidelity, multi-timescale battery model nga among gihimo," matod ni Onori, kinsa mao ang direktor sa Stanford Energy Control Lab.

Ang pagpadagan sa mga simulasyon gamit ang modelo nagsugyot nga ang usa ka modernong battery pack mahimong ma-optimize ug makontrol pinaagi sa pagdawat sa mga kalainan taliwala sa mga constituent cells niini. Gilantaw ni Onori ug mga kaubanan nga ang ilang modelo gamiton aron magiyahan ang pagpalambo sa mga battery management system sa umaabot nga mga tuig nga dali nga magamit sa kasamtangang mga disenyo sa sakyanan.

Dili lang mga de-kuryenteng sakyanan ang makabenepisyo. Halos bisan unsang aplikasyon nga "naghatag og dakong stress sa baterya" mahimong maayong kandidato alang sa mas maayong pagdumala base sa bag-ong mga resulta, matod ni Onori. Usa ka pananglitan? Ang mga eroplano nga sama sa drone nga adunay electric vertical takeoff ug landing, usahay gitawag nga eVTOL, nga gilauman sa pipila ka mga negosyante nga mo-operate isip mga air taxi ug maghatag og ubang mga serbisyo sa urban air mobility sa sunod nga dekada. Bisan pa, adunay ubang mga aplikasyon alang sa rechargeable lithium-ion nga mga baterya, lakip ang kinatibuk-ang abyasyon ug dako nga pagtipig sa renewable energy.

“Ang mga baterya sa Lithium-ion nakapausab na sa kalibutan sa daghang paagi,” matod ni Onori. “Importante nga makakuha kita kutob sa atong mahimo gikan niining makabag-o nga teknolohiya ug sa mga mosunod niini.”