Rahasia umur panjang pikeun batré anu tiasa dicas deui tiasa aya dina nangkeup bédana.Modeling anyar ngeunaan kumaha sél litium-ion dina pak nguraikeun nunjukkeun cara pikeun nyaluyukeun ngecas kana kapasitas masing-masing sél supados batré EV tiasa ngadamel langkung seueur siklus muatan sareng nyegah gagalna.

panalungtikan, diterbitkeun Nov 5 diTransaksi IEEE on Control Systems Téhnologi, nembongkeun kumaha aktip ngatur jumlah arus listrik ngalir ka unggal sél dina pak, tinimbang delivering muatan seragam, bisa ngaleutikan maké jeung cimata.Pendekatan sacara efektif ngamungkinkeun unggal sél pikeun hirup anu pangsaéna - sareng pangpanjangna - hirupna.

Numutkeun ka profésor Stanford sareng panulis ulikan senior Simona Onori, simulasi awal nunjukkeun yén batré anu diurus ku téknologi anyar tiasa ngadamel sahenteuna 20% langkung siklus charge-discharge, bahkan kalayan sering ngecas gancang, anu nyababkeun tegangan tambahan dina batré.

Kaseueuran usaha sateuacana pikeun manjangkeun umur batré mobil listrik parantos difokuskeun kana ningkatkeun desain, bahan, sareng manufaktur sél tunggal, dumasar kana premis yén, sapertos tautan dina ranté, pak batré ngan ukur saé salaku sél anu paling lemah.Panalitian anyar dimimitian ku pamahaman yén sanaos hubungan anu lemah teu tiasa dihindari - kusabab manufaktur imperfections sareng kusabab sababaraha sél nguraikeun langkung gancang tibatan anu sanés nalika aranjeunna kakeunaan setrés sapertos panas - aranjeunna henteu kedah ngirangan sadayana bungkus.Koncina nyaéta pikeun nyaluyukeun tingkat ngecas kana kapasitas unik unggal sél pikeun nyegah kagagalan.

"Upami henteu leres-leres ditangani, hétérogénitas sél-sél tiasa kompromi umur panjang, kaséhatan, sareng kasalametan pak batré sareng nyababkeun gangguan batré awal," saur Onori, anu mangrupikeun asistén dosen rékayasa élmu énergi di Stanford Doerr Sakola Kelestarian."Pendekatan kami nyaimbangkeun énergi dina unggal sél dina pak, mawa sadaya sél kana kaayaan sasaran ahir muatan dina saimbang sareng ningkatkeun umur panjang pak."

Diideuan ngawangun batré juta mil

Bagian tina dorongan pikeun panilitian anyar ngalacak deui ka pengumuman 2020 ku Tesla, perusahaan mobil listrik, damel dina "batré jutaan mil."Ieu bakal janten batré anu tiasa ngadayakeun mobil salami 1 juta mil atanapi langkung (kalayan ngecas biasa) sateuacan dugi ka titik dimana, sapertos batré litium-ion dina telepon atanapi laptop lami, batré EV nahan muatan sakedik teuing pikeun fungsina. .

Batré sapertos kitu bakal ngaleuwihan jaminan khas produsén mobil pikeun batré kendaraan listrik dalapan taun atanapi 100.000 mil.Sanaos bungkus batré rutin langkung lami tina jaminanna, kapercayaan konsumen kana kendaraan listrik tiasa dikuatkeun upami panggantian bungkus batré anu mahal janten langkung jarang.Batré anu masih tiasa nahan muatan saatos rébuan ngeusi deui ogé tiasa ngagampangkeun jalan pikeun éléktrifikasi treuk jarak jauh, sareng pikeun nyoko kana sistem anu disebut kendaraan-to-grid, dimana batré EV bakal nyimpen sareng ngirimkeun énergi anu tiasa dianyari. jaringan kakuatan.

"Ieu engké dipedar yén konsép batré juta-mil teu bener kimia anyar, tapi ngan hiji cara pikeun beroperasi batréna ku teu make eta ngagunakeun rentang muatan pinuh," ceuk Onori.Panalitian anu aya hubunganana dipuseurkeun kana sél litium-ion tunggal, anu umumna henteu kaleungitan kapasitas muatan gancang sapertos bungkus batré pinuh.

Intrigued, Onori sareng dua peneliti di lab na - sarjana postdoctoral Vahid Azimi sareng mahasiswa PhD Anirudh Allam - mutuskeun pikeun nalungtik kumaha manajemén inventif jinis batré anu aya tiasa ningkatkeun kinerja sareng umur jasa tina pak batré pinuh, anu tiasa ngandung ratusan atanapi rébuan sél. .

Modél batré kasatiaan luhur

Salaku léngkah munggaran, panalungtik nyiptakeun modél komputer kasatiaan luhur ngeunaan kabiasaan batré anu akurat ngagambarkeun parobahan fisik sareng kimia anu lumangsung di jero batré salami hirup operasionalna.Sababaraha parobahan ieu lumangsung dina hitungan detik atawa menit - batur leuwih bulan atawa malah taun.

"Kanggo pangalusna pangaweruh urang, euweuh ulikan saméméhna geus ngagunakeun jenis tinggi-kasatiaan, model batré multi-timescale kami dijieun," ceuk Onori, saha diréktur Stanford Energy Control Lab.

Ngajalankeun simulasi sareng modél ngusulkeun yén pak batré modéren tiasa dioptimalkeun sareng dikontrol ku cara nangkep bédana diantara sél-sél konstituénna.Onori sareng rekan-rekan ngabayangkeun modélna dianggo pikeun nungtun pamekaran sistem manajemén batré dina taun-taun anu bakal datang anu tiasa gampang dipasang dina desain kendaraan anu tos aya.

Henteu ngan ukur kendaraan listrik anu nguntungkeun.Ampir sagala aplikasi anu "stresss pisan batré pak" bisa jadi calon alus pikeun manajemén hadé informed ku hasil anyar, ceuk Onori.Hiji conto?Pesawat kawas Drone kalawan takeoff nangtung listrik sarta badarat, sok disebut eVTOL, nu sababaraha pangusaha nyangka beroperasi salaku taksi hawa sarta nyadiakeun layanan mobilitas hawa kota sejenna dina dasawarsa salajengna.Masih, aplikasi séjén pikeun batré litium-ion anu tiasa dicas deui, kalebet penerbangan umum sareng panyimpen énergi anu tiasa dianyari skala ageung.

"Aki litium-ion parantos ngarobih dunya ku sababaraha cara," saur Onori."Penting yén urang meunang saloba mungkin tina téknologi transformatif ieu sareng panerusna anu bakal datang."