Сирри умри дарози батареяҳои барқгиранда метавонад дар як қатор фарқиятҳо пинҳон бошад. Моделсозии нави он, ки чӣ гуна ҳуҷайраҳои литий-ионӣ дар як баста вайрон мешаванд, роҳеро нишон медиҳад, ки пуркунии барқро мувофиқи иқтидори ҳар як ҳуҷайра танзим кунад, то батареяҳои барқӣ метавонанд давраҳои бештари пуркунии барқро иҷро кунанд ва аз нокомӣ пешгирӣ кунанд.

Таҳқиқот, ки 5 ноябр нашр шудаастМуомилоти IEEE оид ба технологияи системаҳои идоракунӣ, нишон медиҳад, ки чӣ гуна идоракунии фаъолонаи миқдори ҷараёни электрикие, ки ба ҳар як ҳуҷайра дар як баста ҷорӣ мешавад, ба ҷои интиқоли яксони заряд, метавонад фарсудашавӣ ва вайроншавиро ба ҳадди ақалл расонад. Ин равиш ба ҳар як ҳуҷайра имкон медиҳад, ки умри беҳтарин ва дарозтарини худро дошта бошад.

Ба гуфтаи профессори Донишгоҳи Стэнфорд ва муаллифи калони таҳқиқот, Симона Онори, симулятсияҳои аввалия нишон медиҳанд, ки батареяҳое, ки бо технологияи нав идора мешаванд, метавонанд ҳадди аққал 20% давраҳои бештари пуркунӣ ва холӣкуниро таҳаммул кунанд, ҳатто бо пуркунии зуди зуд, ки ба батарея фишори иловагӣ меорад.

Аксари кӯшишҳои қаблӣ барои дароз кардани мӯҳлати хизмати батареяи мошинҳои барқӣ ба беҳтар кардани тарҳрезӣ, мавод ва истеҳсоли элементҳои алоҳида нигаронида шуда буданд, ки бар асоси он, ки мисли ҳалқаҳо дар занҷир, батарея танҳо ба андозаи заифтарин элементи он хуб аст. Тадқиқоти нав бо дарки он оғоз мешавад, ки дар ҳоле ки пайвандҳои заиф ногузиранд - аз сабаби нокомилии истеҳсолӣ ва азбаски баъзе элементҳо нисбат ба дигарон зудтар вайрон мешаванд, зеро онҳо ба фишорҳо ба монанди гармӣ дучор мешаванд - онҳо набояд тамоми батареяро аз кор бароранд. Калиди асосӣ ин аст, ки суръати пуркунии барқро ба иқтидори беназири ҳар як элемент барои пешгирӣ аз нокомӣ мутобиқ кунед.

Онори, ки дотсенти муҳандисии илмҳои энергетикӣ дар Мактаби устувории Стэнфорд Дорр аст, гуфт: «Агар дуруст мубориза бурда нашавад, гуногунии ҳуҷайраҳо метавонанд ба дарозумрӣ, саломатӣ ва бехатарии батарея халал расонанд ва боиси вайроншавии барвақти батарея шаванд». «Равиши мо энергияро дар ҳар як ҳуҷайра дар батарея баробар мекунад ва ҳамаи ҳуҷайраҳоро ба ҳолати ниҳоии заряднокии мақсаднок бо роҳи мутавозин мерасонад ва дарозумрии батареяро беҳтар мекунад».

Илҳомбахш барои сохтани батареяи миллион мил

Қисме аз ангезаи ин таҳқиқоти нав ба эълони соли 2020 аз ҷониби ширкати истеҳсоли мошинҳои барқӣ Tesla дар бораи кор бо "батареяи миллион мил" бармегардад. Ин батареяе хоҳад буд, ки қодир аст мошинро барои 1 миллион мил ё бештар аз он (бо пуркунии муқаррарӣ) пеш аз он ки ба нуқтае бирасад, ки ба монанди батареяи литий-ион дар телефони кӯҳна ё ноутбук, батареяи мошини барқӣ заряди хеле камро нигоҳ дорад, то кор кунад.

Чунин батарея аз кафолати маъмулии истеҳсолкунандагони автомобил барои батареяҳои мошинҳои барқӣ, ки ҳашт сол ё 100,000 мил тӯл мекашанд, зиёдтар хоҳад буд. Гарчанде ки батареяҳои муқаррарӣ аз мӯҳлати кафолати худ зиёдтар кор мекунанд, эътимоди истеъмолкунандагон ба мошинҳои барқӣ метавонад афзоиш ёбад, агар ивазкунии батареяҳои гаронбаҳо боз ҳам камёбтар шаванд. Батареяе, ки пас аз ҳазорҳо пуркунӣ метавонад зарядро нигоҳ дорад, инчунин метавонад роҳи электриконии мошинҳои боркаши дурдаст ва қабули системаҳои ба истилоҳ аз мошин ба шабакаро осон кунад, ки дар он батареяҳои мошинҳои барқӣ энергияи барқароршавандаро барои шабакаи барқ ​​​​нигоҳдорӣ ва интиқол медиҳанд.

Онори гуфт: «Баъдтар шарҳ дода шуд, ки консепсияи батареяи миллион мил дар асл химияи нав набуд, балки танҳо роҳи кор кардани батарея бо роҳи истифода накардани диапазони пурраи пуркунии он буд». Тадқиқоти марбут ба он ба як батареяи литий-ионӣ тамаркуз кардаанд, ки одатан қобилияти пуркунии барқро ба мисли батареяҳои пурра зуд аз даст намедиҳанд.

Онори ва ду муҳаққиқ дар лабораторияи ӯ - олими постдокторантура Воҳид Азимӣ ва донишҷӯи PhD Анирудҳ Аллам - бо шавқ тасмим гирифтанд, ки таҳқиқ кунанд, ки чӣ гуна идоракунии инноватсионии намудҳои мавҷудаи батареяҳо метавонад самаранокӣ ва мӯҳлати хидмати як бастаи пурраи батареяро, ки метавонад садҳо ё ҳазорҳо элементро дар бар гирад, беҳтар созад.

Модели батареяи баландсифат

Ҳамчун қадами аввал, муҳаққиқон модели компютерии баландсифати рафтори батареяро таҳия карданд, ки тағйироти физикӣ ва кимиёвиеро, ки дар дохили батарея дар тӯли мӯҳлати кори он ба амал меоянд, дақиқ нишон медиҳад. Баъзе аз ин тағйиротҳо дар тӯли чанд сония ё дақиқа, дигарон дар тӯли моҳҳо ё ҳатто солҳо рух медиҳанд.

Онори, директори Лабораторияи назорати энергетикии Стэнфорд, гуфт: "То ҷое ки мо медонем, ҳеҷ як таҳқиқоти қаблӣ аз модели батареяи баландсифат ва бисёрвақтаи мо истифода накардааст."

Иҷрои симулятсияҳо бо модел нишон дод, ки як батареяи муосирро бо дарназардошти фарқиятҳо байни ҳуҷайраҳои таркибии он оптимизатсия ва идора кардан мумкин аст. Онори ва ҳамкоронаш тасаввур мекунанд, ки модели онҳо дар солҳои оянда барои роҳнамоии рушди системаҳои идоракунии батарея истифода мешавад, ки онҳоро ба осонӣ дар тарҳҳои мавҷудаи воситаҳои нақлиёт истифода бурдан мумкин аст.

На танҳо мошинҳои барқӣ фоида хоҳанд овард. Онори гуфт, ки қариб ҳама гуна барномае, ки "ба батарея хеле фишор меорад", метавонад номзади хубе барои идоракунии беҳтар бошад, ки аз натиҷаҳои нав огоҳ карда шудааст. Як мисол? Ҳавопаймоҳои монанд ба дрон бо парвоз ва фуруд омадани амудии барқӣ, ки баъзан eVTOL номида мешаванд, ки баъзе соҳибкорон интизоранд, ки ҳамчун таксиҳои ҳавоӣ фаъолият кунанд ва дигар хидматҳои ҳаракати ҳавоии шаҳрро дар даҳсолаи оянда пешниҳод кунанд. Бо вуҷуди ин, дигар барномаҳо барои батареяҳои литий-ионии барқгиранда, аз ҷумла авиатсияи умумӣ ва нигоҳдории энергияи барқароршаванда, низ ҷолибанд.

Онори гуфт: «Батареяҳои литий-ион аллакай ҷаҳонро аз бисёр ҷиҳат тағйир додаанд. Муҳим аст, ки мо аз ин технологияи тағйирдиҳанда ва ворисони ояндаи он то ҳадди имкон бештар фоида ба даст орем».