La sekreto al longa vivo por reŝargeblaj kuirilaroj povas kuŝi en brakumo de diferenco.Nova modelado pri kiel litio-jonaj ĉeloj en pakaĵo degradas montras manieron adapti ŝargadon al la kapacito de ĉiu ĉelo, por ke EV-kuirilaroj povu trakti pli da ŝargaj cikloj kaj eviti fiaskon.

La esplorado, publikigita la 5-an de novembro inIEEE Transactions on Control Systems Technology, montras kiom aktive administri la kvanton de elektra kurento fluanta al ĉiu ĉelo en pakaĵo, prefere ol liverado de ŝargo unuforme, povas minimumigi eluziĝon.La aliro efike permesas al ĉiu ĉelo vivi sian plej bonan - kaj plej longan - vivon.

Laŭ Stanforda profesoro kaj altranga studaŭtoro Simona Onori, komencaj simulaĵoj sugestas, ke baterioj administritaj per la nova teknologio povus manipuli almenaŭ 20% pli da ŝargo-malŝarĝo cikloj, eĉ kun ofta rapida ŝargado, kiu metas kroman streĉon sur la baterio.

La plej multaj antaŭaj klopodoj por plilongigi elektran aŭtomobilan baterian vivon koncentriĝis pri plibonigo de la dezajno, materialoj kaj fabrikado de unuopaj ĉeloj, surbaze de la premiso, ke, kiel ligiloj en ĉeno, baterio estas nur same bona kiel sia plej malforta ĉelo.La nova studo komenciĝas per kompreno, ke kvankam malfortaj ligiloj estas neeviteblaj - pro fabrikaj neperfektaĵoj kaj ĉar iuj ĉeloj degradas pli rapide ol aliaj ĉar ili estas elmontritaj al stresoj kiel varmego - ili ne bezonas faligi la tutan pakon.La ŝlosilo estas adapti ŝarĝajn tarifojn al la unika kapablo de ĉiu ĉelo por eviti fiaskon.

"Se ne ĝuste traktataj, ĉel-al-ĉelaj heterogenecoj povas endanĝerigi la longvivecon, sanon kaj sekurecon de kuirilaro kaj provoki fruan misfunkciadon de bateria pako," diris Onori, kiu estas asistanto profesoro pri energia scienca inĝenierado ĉe la Stanford Doerr. Lernejo de Daŭripovo."Nia aliro egaligas la energion en ĉiu ĉelo en la pakaĵo, alportante ĉiujn ĉelojn al la fina celita ŝarĝa stato en ekvilibra maniero kaj plibonigante la longvivecon de la pako."

Inspirite por konstrui milion-mejlan kuirilaron

Parto de la impeto por la nova esplorado spuras al anonco de 2020 de Tesla, la kompanio de elektraj aŭtoj, pri laboro pri "milion-mejla baterio".Ĉi tio estus baterio kapabla funkciigi aŭton dum 1 miliono da mejloj aŭ pli (kun regula ŝargado) antaŭ atingi la punkton kie, kiel la litiojona baterio en malnova telefono aŭ tekokomputilo, la baterio de la EV tenas tro malmulte da ŝargo por esti funkcia. .

Tia baterio superus la tipan garantion de aŭtoproduktantoj por elektraj veturiloj de ok jaroj aŭ 100,000 mejloj.Kvankam bateripakaĵoj rutine daŭras sian garantion, konsumantfido je elektraj aŭtomobiloj povus esti plifortigita se multekostaj bateripakaĵoj ankoraŭ fariĝus pli maloftaj.Baterio kiu ankoraŭ povas teni ŝargon post miloj da reŝargoj povus ankaŭ faciligi la vojon por elektrizo de longdistancaj kamionoj, kaj por adopto de tielnomitaj veturilo-al-retaj sistemoj, en kiuj EV-baterioj stokus kaj sendus renovigeblan energion por la elektroreto.

"Oni poste klarigis, ke la koncepto de milion-mejla baterio ne estis vere nova kemio, sed nur maniero funkciigi la kuirilaron ne igante ĝin uzi la plenan ŝargan gamon," diris Onori.Rilata esplorado koncentriĝis pri ununuraj litiojonaj ĉeloj, kiuj ĝenerale ne perdas ŝargkapaciton tiel rapide kiel plenaj bateripakaĵoj.

Intrigitaj, Onori kaj du esploristoj en ŝia laboratorio - postdoktoriĝa akademiulo Vahid Azimi kaj PhD-studento Anirudh Allam - decidis esplori kiel inventema administrado de ekzistantaj baterispecoj povus plibonigi efikecon kaj funkcidaŭron de plena bateripakaĵo, kiu povas enhavi centojn aŭ milojn da ĉeloj. .

Alta fidela bateriomodelo

Kiel unua paŝo, la esploristoj kreis altfidelan komputilan modelon de bateria konduto, kiu precize reprezentis la fizikajn kaj kemiajn ŝanĝojn, kiuj okazas ene de kuirilaro dum ĝia funkcia vivo.Iuj el ĉi tiuj ŝanĝoj disvolviĝas en demando de sekundoj aŭ minutoj - aliaj dum monatoj aŭ eĉ jaroj.

"Laŭ nia scio, neniu antaŭa studo uzis la specon de altfideleca, mult-skala bateria modelo, kiun ni kreis," diris Onori, kiu estas direktoro de la Stanford Energy Control Lab.

Prizorgi simulaĵojn kun la modelo sugestis ke moderna bateripakaĵo povas esti optimumigita kaj kontrolita ampleksante diferencojn inter siaj konsistigaj ĉeloj.Onori kaj kolegoj antaŭvidas, ke ilia modelo estu uzata por gvidi evoluon de bateriaj administradsistemoj en la venontaj jaroj, kiuj povas esti facile deplojitaj en ekzistantaj veturilaj dezajnoj.

Ne nur elektraj veturiloj profitas.Praktike ajna aplikaĵo, kiu "multe emfazas la kuirilaron" povus esti bona kandidato por pli bona administrado informita de la novaj rezultoj, diris Onori.Unu ekzemplo?Virabel-similaj aviadiloj kun elektra vertikala ekflugo kaj alteriĝo, foje nomita eVTOL, kiun kelkaj entreprenistoj atendas funkciigi kiel aertaksioj kaj disponigi aliajn urba aermoviĝebloservojn dum la venonta jardeko.Tamen, aliaj aplikoj por reŝargeblaj litio-jonaj kuirilaroj signas, inkluzive de ĝenerala aviado kaj grandskala stokado de renovigebla energio.

"Litio-jonaj kuirilaroj jam ŝanĝis la mondon en tiom da manieroj," diris Onori."Estas grave, ke ni ricevu tiom multe kiom eble el ĉi tiu transforma teknologio kaj ĝiaj venontaj posteuloj."