Сирри умри дарози батареяҳои барқгиранда метавонад дар оғӯши фарқиятҳо бошад.Модели нави он, ки чӣ тавр ҳуҷайраҳои литий-ион дар баста таназзул мекунанд, роҳи мутобиқ кардани барқро ба иқтидори ҳар як ҳуҷайра нишон медиҳад, то батареяҳои EV метавонад давраҳои бештари барқро идора кунанд ва аз нокомӣ пешгирӣ кунанд.

Тадқиқот, ки 5 ноябр нашр шудАмалиётҳои IEEE оид ба технологияи системаҳои назорат, нишон медиҳад, ки чӣ тавр фаъолона идора кардани миқдори ҷараёни барқе, ки ба ҳар як ҳуҷайра дар як қуттӣ ҷорӣ мешавад, на ба таври якхела интиқол додани заряд, метавонад фарсудашавӣ ва ашкро кам кунад.Ин равиш ба ҳар як ҳуҷайра имкон медиҳад, ки беҳтарин ва дарозтарин умри худро дошта бошад.

Ба гуфтаи профессори Стэнфорд ва муаллифи аршади таҳқиқот Симона Онори, моделҳои аввалия нишон медиҳанд, ки батареяҳои бо технологияи нав идорашаванда метавонанд ҳадди аққал 20% давраҳои разряди бештарро идора кунанд, ҳатто бо пуркунии зуд-зуд, ки ба батарея фишори иловагӣ меорад.

Аксари кӯшишҳои қаблӣ барои дароз кардани мӯҳлати батареяи мошини барқӣ ба беҳтар кардани тарроҳӣ, мавод ва истеҳсоли ҳуҷайраҳои ягона нигаронида шуда буданд, бар он асосе, ки ба монанди пайвандҳо дар занҷир, бастаи батарея танҳо ҳамчун ҳуҷайраи заифтарини он хуб аст.Таҳқиқоти нав бо фаҳмидани он оғоз мешавад, ки дар ҳоле ки пайвандҳои заиф ногузиранд - аз сабаби нокомилҳои истеҳсолӣ ва азбаски баъзе ҳуҷайраҳо нисбат ба дигарон тезтар таназзул мекунанд, зеро онҳо ба стресс ба монанди гармӣ дучор мешаванд - онҳо набояд тамоми бастаро паст кунанд.Калиди он аст, ки меъёрҳои барқро ба қобилияти беназири ҳар як ҳуҷайра барои пешгирӣ кардани нокомӣ мутобиқ созанд.

Онори, ки ёвари профессори муҳандисии энергетикии Стэнфорд Дорр гуфт: "Агар ҳалли дурусти он набошад, гетерогении ҳуҷайраҳо ба ҳуҷайраҳо метавонад умри дароз, саломатӣ ва бехатарии бастаи батареяро зери хатар гузорад ва ба корношоямии барвақти бастаи батарея оварда расонад" гуфт Онори. Мактаби устуворӣ."Муносибати мо энергияро дар ҳар як ҳуҷайраи баста баробар мекунад ва ҳама ҳуҷайраҳоро ба ҳолати ниҳоии барқ ​​​​ба таври мутавозин мерасонад ва мӯҳлати умри бастаро беҳтар мекунад."

Илҳом ба сохтани батареяи миллион мил

Як қисми такони таҳқиқоти нав ба эълони соли 2020 аз ҷониби ширкати мошинҳои электрикии Tesla дар бораи кор дар бораи "батареяи миллион мил" бармегардад.Ин як батареяе хоҳад буд, ки қодир аст мошинро дар масофаи 1 миллион мил ё бештар аз он (бо пуркунии мунтазам) бо барқ ​​таъмин кунад, то ба он ҷое мерасад, ки ба монанди батареяи литий-ион дар телефон ё ноутбуки кӯҳна, батареяи EV барои корношоямӣ хеле кам заряд дорад. .

Чунин батарея аз кафолати муқаррарии мошинсозон барои батареяҳои мошинҳои барқии ҳашт сол ё 100 000 мил зиёд хоҳад буд.Гарчанде ки маҷмӯаҳои батарея мунтазам кафолати худро дароз мекунанд, эътимоди истеъмолкунандагонро ба мошинҳои барқӣ метавон мустаҳкам кард, агар иваз кардани батареяҳои гаронбаҳо боз ҳам кам гардад.Батареяе, ки пас аз ҳазорҳо пуркунии дубора барқро нигоҳ дошта метавонад, инчунин метавонад роҳи электриконидани мошинҳои боркаши дурдаст ва қабули системаҳои ба истилоҳ мошин ба шабакаро осон кунад, ки дар он батареяҳои EV энергияи барқароршавандаро захира ва интиқол медиҳанд. сети электр.

"Баъдтар шарҳ дода шуд, ки консепсияи батареяи миллион мил аслан як химияи нав нест, балки танҳо як роҳи кор кардани батарея тавассути истифода накардани он аз доираи пурраи барқ ​​​​аст" гуфт Онори.Тадқиқоти марбута ба ҳуҷайраҳои ягонаи литий-ион нигаронида шудааст, ки одатан иқтидори барқро мисли бастаҳои пурраи батарея зуд гум намекунанд.

Онорӣ ва ду муҳаққиқи лабораторияи ӯ ба ҳайрат афтода, олими постдокторӣ Воҳид Азимӣ ва донишҷӯи PhD Анируд Аллам тасмим гирифтанд, ки чӣ гуна идоракунии ихтироъкоронаи навъҳои мавҷудаи батарея метавонад кор ва мӯҳлати хидмати як бастаи пурраи батареяро, ки садҳо ё ҳазорҳо ҳуҷайраҳоро дар бар гирад, беҳтар созад. .

Модели батареяи баландсифат

Ҳамчун қадами аввал, муҳаққиқон модели компютерии баландсифати рафтори батареяро таҳия карданд, ки тағироти физикӣ ва кимиёвиро, ки дар дохили батарея дар давоми мӯҳлати кори он ба амал меоянд, дақиқ ифода мекард.Баъзе аз ин тағиротҳо дар тӯли чанд сония ё дақиқа ба амал меоянд, дигарон дар тӯли моҳҳо ё ҳатто солҳо.

Онори, директори Лабораторияи назорати энергетикии Стэнфорд гуфт: "То маълумоти беҳтарини мо, ҳеҷ як таҳқиқоти қаблӣ чунин модели батареяи баландсифат ва бисёрҷанбаро истифода накардааст" гуфт Онори.

Иҷрои симулятсияҳо бо модел пешниҳод кард, ки як бастаи батареяи муосирро тавассути фаро гирифтани фарқиятҳо байни ҳуҷайраҳои таркибии он оптимизатсия ва идора кардан мумкин аст.Онори ва ҳамкорон тасаввур мекунанд, ки модели онҳо барои роҳнамоии рушди системаҳои идоракунии батарея дар солҳои оянда истифода мешавад, ки онҳоро дар тарҳҳои мавҷудаи мошин ба осонӣ истифода бурдан мумкин аст.

На танҳо мошинҳои электрикӣ фоида мебинанд.Онори гуфт, ки амалан ҳама гуна барномае, ки "ба қуттии батареяро бисёр таъкид мекунад" метавонад номзади хубе барои идоракунии беҳтаре бошад, ки аз натиҷаҳои нав огоҳ карда шудааст.Як мисол?Ҳавопаймоҳои бесарнишини бесарнишин бо барқи амудии парвоз ва фуруд, ки баъзан eVTOL номида мешаванд, ки баъзе соҳибкорон интизоранд, ки дар тӯли даҳсолаи оянда ҳамчун таксиҳои ҳавоӣ кор кунанд ва хидматҳои дигари ҳаракати ҳавоии шаҳрро пешкаш кунанд.Бо вуҷуди ин, барномаҳои дигар барои батареяҳои литий-ионии барқгиранда, аз ҷумла авиатсияи умумӣ ва нигоҳдории васеъи энергияи барқароршавандаро ҷалб мекунанд.

"Батареяҳои литий-ионӣ аллакай ҷаҳонро аз бисёр ҷиҳат тағир додаанд" гуфт Онори."Муҳим аст, ки мо то ҳадди имкон аз ин технологияи табдилдиҳанда ва ворисони он ба даст орем."