Rahasia umur panjang batré anu tiasa dicas deui tiasa aya dina rangkulan bédana. Modél énggal ngeunaan kumaha sél litium-ion dina pak ruksak nunjukkeun cara pikeun nyaluyukeun ngecas kana kapasitas unggal sél supados batré EV tiasa nanganan langkung seueur siklus ngecas sareng nyegah kagagalan.

Panalungtikan éta, anu dipedalkeun 5 Nopémber diTransaksi IEEE dina Téknologi Sistem Kontrol, nunjukkeun kumaha sacara aktif ngatur jumlah arus listrik anu ngalir ka unggal sél dina hiji pak, tinimbang nganteurkeun muatan sacara seragam, tiasa ngaminimalkeun karusakan. Pamarekan ieu sacara efektif ngamungkinkeun unggal sél hirup kalayan umur anu pangsaéna - sareng pangpanjangna.

Numutkeun profesor Stanford sareng panulis senior panilitian Simona Onori, simulasi awal nunjukkeun batré anu dikelola ku téknologi énggal ieu tiasa nanganan sahenteuna 20% siklus ngecas-ngosongkeun langkung seueur, bahkan kalayan ngecas gancang anu sering, anu masihan beban tambahan kana batréna.

Kaseueuran usaha sateuacanna pikeun manjangkeun umur batré mobil listrik museur kana ningkatkeun desain, bahan, sareng manufaktur sél tunggal, dumasar kana premis yén, sapertos tautan dina ranté, pak batré ngan sakumaha saé sél anu paling lemah. Panilitian anyar ieu dimimitian ku pamahaman yén sanaos tautan anu lemah teu tiasa dihindari - kusabab ketidaksempurnaan manufaktur sareng kusabab sababaraha sél langkung gancang rusak tibatan anu sanés nalika kakeunaan setrés sapertos panas - aranjeunna henteu kedah nurunkeun sadayana pak. Kuncina nyaéta pikeun nyaluyukeun laju ngecas kana kapasitas unik unggal sél pikeun nyegah kagagalan.

"Upami teu diungkulan kalayan leres, hétérogénitas sél-ka-sél tiasa ngaruksak umur panjang, kaséhatan, sareng kasalametan pak batré sareng nyababkeun gangguan fungsi pak batré awal," saur Onori, anu mangrupikeun asistén profesor rékayasa élmu énergi di Stanford Doerr School of Sustainability. "Pendekatan kami nyaimbangkeun énergi dina unggal sél dina pak, mawa sadaya sél kana kaayaan muatan anu ditujukeun akhir sacara saimbang sareng ningkatkeun umur panjang pak."

Diideuan pikeun ngawangun batré jutaan mil

Sabagian tina dorongan pikeun panalungtikan anyar ieu asalna tina pengumuman taun 2020 ku Tesla, perusahaan mobil listrik, ngeunaan padamelan dina "batré jutaan mil". Ieu bakal janten batré anu sanggup ngagerakkeun mobil salami 1 juta mil atanapi langkung (kalayan ngecas biasa) sateuacan ngahontal titik dimana, sapertos batré litium-ion dina telepon atanapi laptop lami, batré EV nahan muatan anu sakedik teuing pikeun tiasa dianggo.

Batré sapertos kitu bakal ngaleuwihan garansi has pabrik mobil pikeun batré kendaraan listrik salami dalapan taun atanapi 100.000 mil. Sanaos batré sacara rutin langkung awét tibatan garansi na, kapercayaan konsumen kana kendaraan listrik tiasa ditingkatkeun upami panggantian batré anu mahal janten langkung jarang. Batré anu masih tiasa nahan muatan saatos rébuan pangisian ulang ogé tiasa ngagampangkeun jalan pikeun éléktrifikasi truk jarak jauh, sareng pikeun diadopsi anu disebut sistem kendaraan-ka-grid, dimana batré EV bakal nyimpen sareng ngirim énergi terbarukan pikeun jaringan listrik.

"Engkéna dijelaskeun yén konsép batré jutaan mil sanés kimia énggal, tapi ngan ukur cara pikeun ngoperasikeun batré ku cara henteu nganggo rentang muatan pinuh," saur Onori. Panalungtikan anu aya hubunganana museur kana sél litium-ion tunggal, anu umumna henteu kaleungitan kapasitas muatan gancang sapertos pakét batré pinuh.

Panasaran, Onori sareng dua panalungtik di labna – sarjana postdoctoral Vahid Azimi sareng mahasiswa PhD Anirudh Allam – mutuskeun pikeun nalungtik kumaha manajemen inventif tina jinis batré anu aya tiasa ningkatkeun kinerja sareng umur batré anu pinuh, anu tiasa ngandung ratusan atanapi rébuan sél.

Modél batré anu kualitasna luhur

Salaku léngkah munggaran, para panalungtik nyiptakeun modél komputer anu kualitasna luhur ngeunaan paripolah batré anu sacara akurat ngagambarkeun parobahan fisik sareng kimia anu lumangsung di jero batré salami umur operasionalna. Sababaraha parobahan ieu lumangsung dina sababaraha detik atanapi menit - anu sanésna salami sababaraha bulan atanapi bahkan taun.

"Numutkeun pangaweruh urang, teu acan aya panilitian sateuacanna anu nganggo modél batré multi-skala waktos anu luhur sapertos anu urang jieun," saur Onori, anu janten diréktur Laboratorium Kontrol Énergi Stanford.

Simulasi anu dijalankeun nganggo modél ieu nunjukkeun yén pak batré modéren tiasa dioptimalkeun sareng dikontrol ku cara nganut bédana di antara sél-sél konstituénna. Onori sareng kolegana ngabayangkeun modélna bakal dianggo pikeun nungtun pamekaran sistem manajemen batré dina taun-taun anu bakal datang anu tiasa gampang dianggo dina desain kendaraan anu tos aya.

Sanés ngan ukur kendaraan listrik anu bakal nguntungkeun. Ampir sadaya aplikasi anu "stres pisan kana batréna" tiasa janten calon anu saé pikeun manajemen anu langkung saé anu diinformasikeun ku hasil énggal, saur Onori. Salah sahiji conto? Pesawat sapertos drone kalayan lepas landas sareng badarat vertikal listrik, kadang disebut eVTOL, anu diarepkeun ku sababaraha pangusaha pikeun beroperasi salaku taksi udara sareng nyayogikeun jasa mobilitas udara perkotaan anu sanés salami dasawarsa ka hareup. Tapi, aplikasi sanés pikeun batré litium-ion anu tiasa dicas deui ngajak, kalebet penerbangan umum sareng panyimpenan énergi terbarukan skala ageung.

"Batré litium-ion parantos ngarobih dunya ku seueur hal," saur Onori. "Penting pikeun urang kéngingkeun seueur hal tina téknologi transformatif ieu sareng panerusna anu bakal datang."