Baterien iraupen luzerako sekretua desberdintasunaren besarkada batean egon daiteke.Pakete bateko litio-ioizko zelulak nola degradatzen diren aztertzeko eredu berriak zelula bakoitzaren ahalmenera kargatzeko modua erakusten du, EV bateriak karga-ziklo gehiago kudeatu eta hutsegiteak saihesteko.

Ikerketa, azaroaren 5ean argitaratuaIEEE Transactions on Control Systems Technology, pakete bateko zelula bakoitzerako isurtzen den korronte elektrikoaren kantitatea modu aktiboan kudeatzeak, karga uniformeki eman beharrean, higadura gutxitu dezakeen erakusten du.Planteamendu horri esker, zelula bakoitzak bere bizitza onena eta luzeena bizi dezake.

Simona Onori Stanfordeko irakasle eta ikerketa-egile nagusiaren arabera, hasierako simulazioek iradokitzen dute teknologia berriarekin kudeatutako bateriek gutxienez % 20 karga-deskarga ziklo gehiago kudeatu ditzaketela, nahiz eta maiz kargatu azkarra izan, eta horrek bateriari tentsio gehigarria eragiten dio.

Auto elektrikoen bateriaren iraupena luzatzeko aurreko ahalegin gehienak zelula bakarren diseinua, materialak eta fabrikazioa hobetzera bideratu dira, oinarritzat hartuta, kate bateko loturak bezala, bateria-pakete bat bere zelula ahulena bezain ona dela.Ikerketa berria, lotura ahulak saihestezinak diren arren, fabrikazio akatsengatik eta zelula batzuk beste batzuk baino azkarrago degradatzen direlako, beroa bezalako tentsioen eraginpean daudenez, ez dute pakete osoa jaitsi behar.Gakoa karga-tasak zelula bakoitzaren ahalmen berezira egokitzea da hutsegiteak saihesteko.

"Ez bada behar bezala aurre egiten, zelula-zelula heterogeneotasunak bateria-pakete baten iraupena, osasuna eta segurtasuna arriskuan jar ditzake eta bateria-paketearen matxura goiztiarra eragin dezake", esan du Onori Stanford Doerr-eko energia zientzien ingeniaritza irakasle laguntzailea denak. Iraunkortasun Eskola."Gure ikuspegiak paketeko zelula bakoitzaren energia berdintzen du, zelula guztiak helburuko azken karga-egoera modu orekatuan eramanez eta paketearen iraupena hobetuz".

Milioi kilometroko bateria bat eraikitzeko inspiratuta

Ikerketa berriaren bultzadaren zati bat Teslak, auto elektrikoen konpainiak, 2020an "milioi kilometroko bateria" lantzeko lanaren iragarpenetik dator.Hau kotxe bat milioi bat kilometro edo gehiago elikatzeko gai den bateria izango litzateke (erregular kargatuz) non, telefono edo ordenagailu eramangarri zahar bateko litio-ioizko bateriak bezala, EVren bateriak karga gutxiegi edukitzen duen funtzionala izateko. .

Horrelako bateria batek automobilgileek zortzi urteko edo 100.000 kilometroko ibilgailu elektrikoen baterien ohiko bermea gaindituko luke.Baterien paketeek beren bermea baino gehiago irauten duten arren, ibilgailu elektrikoetan kontsumitzaileen konfiantza areagotu liteke bateriaren ordezko garestiak oraindik arraroagoak badira.Milaka kargatu ondoren oraindik kargari eusten dion bateria batek ibilaldi luzeko kamioien elektrifikaziorako bidea erraztu dezake, eta ibilgailuen sarera sistema deritzonak hartzeko, zeinetan EV bateriek energia berriztagarriak gorde eta bidaliko lituzkete. sare elektrikoa.

"Geroago azaldu zen milioi bat kilometroko bateriaren kontzeptua ez zela kimika berri bat, bateria funtzionatzeko modu bat baizik, karga-tarte osoa ez erabiltzeko", esan zuen Onori.Erlazionatutako ikerketak litio-ioizko zeluletan zentratu dira, oro har ez baitute karga-gaitasuna galtzen bateria osoek bezain azkar.

Intrigatuta, Onori eta bere laborategiko bi ikertzaileek - Vahid Azimi doktorego osteko ikertzaileak eta Anirudh Allam doktoregaiak - lehendik dauden bateria-moten kudeaketa asmatzaileak nola hobetu zezakeen bateria-pakete oso baten errendimendua eta iraupena, ehunka edo milaka zelula izan ditzakeen, ikertzea erabaki zuten. .

Fideltasun handiko bateria-eredua

Lehen urrats gisa, ikertzaileek bateriaren portaeraren fideltasun handiko ordenagailu-eredu bat landu zuten, bateria baten barruan bere bizitzan zehar gertatzen diren aldaketa fisikoak eta kimikoak zehaztasunez irudikatzen zituena.Aldaketa horietako batzuk segundo edo minutu gutxitan garatzen dira; beste batzuk hilabete edo urteetan zehar.

"Guk dakigunaren arabera, aurretik egindako ikerketak ez du erabili guk sortutako denbora anitzeko eta fideltasun handiko bateria-eredu mota", esan du Onori Stanford Energy Control Lab-eko zuzendariak.

Ereduarekin simulazioak egiteak iradoki zuen bateria moderno bat optimizatu eta kontrolatu daitekeela bere zelulen arteko desberdintasunak barneratuz.Onori eta lankideek beren eredua datozen urteetan bateriak kudeatzeko sistemen garapena bideratzeko erabiltzea aurreikusten dute, lehendik dauden ibilgailuen diseinuetan erraz zabaldu ahal izateko.

Ez dira ibilgailu elektrikoak bakarrik onuragarriak."Bateria asko azpimarratzen duen" edozein aplikazio izan daiteke emaitza berrien arabera kudeaketa hobea izateko hautagai ona izan daitekeela, Onoriren esanetan.Adibide bat?Drone-itxurako hegazkinak aireratze eta lurreratze bertikal elektrikoarekin, batzuetan eVTOL izenekoa, ekintzaile batzuek aire-taxi gisa funtzionatuko dutela eta hurrengo hamarkadan hiriko aire mugikortasun-zerbitzu batzuk eskaintzea espero dutenak.Hala ere, litio-ioizko bateria kargagarrien beste aplikazio batzuk deitzen dituzte, hegazkintza orokorra eta energia berriztagarrien eskala handiko biltegiratzea barne.

"Litio-ioizko bateriak dagoeneko aldatu dute mundua hainbat modutan", esan zuen Onorik."Garrantzitsua da ahalik eta gehien ateratzea teknologia eraldatzaile honetatik eta datozen ondorengoetatik".