Siri ya maisha marefu kwa betri zinazoweza kuchajiwa inaweza kuwa katika kukumbatia tofauti.Muundo mpya wa jinsi seli za lithiamu-ioni katika kifurushi huharibu hadhi huonyesha njia ya kurekebisha chaji kulingana na uwezo wa kila seli ili betri za EV ziweze kushughulikia mizunguko zaidi ya chaji na kuzuia kutofaulu.

Utafiti huo, uliochapishwa Novemba 5 katikaShughuli za IEEE kwenye Teknolojia ya Mifumo ya Kudhibiti, inaonyesha jinsi kudhibiti kikamilifu kiwango cha mkondo wa umeme unaotiririka kwa kila seli kwenye pakiti, badala ya kutoa chaji kwa usawa, kunaweza kupunguza uchakavu na uchakavu.Mbinu hiyo inaruhusu kila seli kuishi maisha bora zaidi na marefu zaidi.

Kulingana na profesa wa Stanford na mwandishi mkuu wa utafiti Simona Onori, uigaji wa awali unapendekeza betri zinazodhibitiwa kwa teknolojia mpya zinaweza kushughulikia angalau mizunguko 20% ya kutokwa kwa chaji, hata kwa kuchaji kwa haraka mara kwa mara, ambayo huweka mzigo wa ziada kwenye betri.

Jitihada nyingi za awali za kurefusha maisha ya betri ya gari la umeme zimelenga kuboresha muundo, nyenzo, na utengenezaji wa seli moja, kulingana na dhana kwamba, kama vile viungo kwenye mnyororo, pakiti ya betri ni nzuri tu kama seli yake dhaifu zaidi.Utafiti mpya unaanza kwa kuelewa kwamba ingawa viungo hafifu haviepukiki - kwa sababu ya kutokamilika kwa utengenezaji na kwa sababu seli zingine huharibika haraka kuliko zingine huku zikikabiliwa na mikazo kama vile joto - hazihitaji kuangusha pakiti nzima.Jambo kuu ni kupanga viwango vya malipo kulingana na uwezo wa kipekee wa kila seli ili kuzuia kutofaulu.

"Ikiwa haitashughulikiwa ipasavyo, utofauti wa seli hadi seli unaweza kuhatarisha maisha marefu, afya, na usalama wa pakiti ya betri na kusababisha hitilafu ya pakiti ya betri mapema," alisema Onori, ambaye ni profesa msaidizi wa uhandisi wa sayansi ya nishati katika Stanford Doerr. Shule ya Uendelevu."Njia yetu inasawazisha nishati katika kila seli kwenye pakiti, na kuleta seli zote kwenye hali ya mwisho inayolengwa ya malipo kwa njia ya usawa na kuboresha maisha marefu ya pakiti."

Imehamasishwa kuunda betri ya maili milioni

Sehemu ya msukumo wa utafiti mpya unaanzia kwenye tangazo la 2020 la Tesla, kampuni ya magari ya umeme, ya kufanya kazi kwenye "betri ya maili milioni."Hii inaweza kuwa betri yenye uwezo wa kuwasha gari kwa maili milioni 1 au zaidi (ikiwa na chaji ya kawaida) kabla ya kufikia kiwango ambapo, kama vile betri ya lithiamu-ion kwenye simu au kompyuta ya zamani, betri ya EV hushikilia chaji kidogo sana kuweza kufanya kazi. .

Betri kama hiyo inaweza kuzidi dhamana ya kawaida ya watengenezaji wa betri za gari za umeme za miaka minane au maili 100,000.Ingawa vifurushi vya betri mara kwa mara hupita udhamini wao, imani ya watumiaji katika magari ya umeme inaweza kuimarishwa ikiwa vibadilishaji vya betri ghali vitakuwa nadra sana.Betri ambayo bado inaweza kushikilia chaji baada ya maelfu ya kuchaji inaweza pia kurahisisha njia ya uwekaji umeme wa lori za masafa marefu, na kupitisha mifumo inayoitwa gari-to-gridi, ambayo betri za EV zinaweza kuhifadhi na kutuma nishati mbadala kwa gridi ya nguvu.

"Baadaye ilifafanuliwa kuwa dhana ya betri ya maili milioni haikuwa kemia mpya, lakini njia tu ya kutumia betri kwa kutoifanya kutumia safu kamili ya chaji," Onori alisema.Utafiti unaohusiana umejikita kwenye seli za lithiamu-ioni, ambazo kwa ujumla hazipotezi chaji haraka kama vile vifurushi kamili vya betri hufanya.

Kwa kuvutiwa, Onori na watafiti wawili katika maabara yake - mwanachuoni wa baada ya udaktari Vahid Azimi na mwanafunzi wa PhD Anirudh Allam - waliamua kuchunguza jinsi usimamizi bunifu wa aina zilizopo za betri unaweza kuboresha utendakazi na maisha ya huduma ya pakiti kamili ya betri, ambayo inaweza kuwa na mamia au maelfu ya seli. .

Mfano wa betri ya uaminifu wa juu

Kama hatua ya kwanza, watafiti waliunda mfano wa kompyuta wa uaminifu wa hali ya juu wa tabia ya betri ambayo iliwakilisha kwa usahihi mabadiliko ya kimwili na kemikali ambayo hufanyika ndani ya betri wakati wa maisha yake ya uendeshaji.Baadhi ya mabadiliko haya hujitokeza katika suala la sekunde au dakika - wengine baada ya miezi au hata miaka.

"Kwa ufahamu wetu, hakuna utafiti wa awali ambao umetumia aina ya ubora wa juu, mtindo wa betri wa mara nyingi tuliounda," alisema Onori, ambaye ni mkurugenzi wa Maabara ya Udhibiti wa Nishati ya Stanford.

Uigaji wa kutumia kielelezo ulipendekeza kuwa kifurushi cha kisasa cha betri kinaweza kuboreshwa na kudhibitiwa kwa kukumbatia tofauti kati ya visanduku vinavyounda.Onori na wafanyakazi wenzake wanatazamia mtindo wao ukitumika kuongoza maendeleo ya mifumo ya usimamizi wa betri katika miaka ijayo ambayo inaweza kutumwa kwa urahisi katika miundo iliyopo ya gari.

Sio tu magari ya umeme ambayo yanasimama kufaidika.Takriban programu yoyote ambayo "inasisitiza pakiti ya betri sana" inaweza kuwa mgombea mzuri wa usimamizi bora kutokana na matokeo mapya, Onori alisema.Mfano mmoja?Ndege inayofanana na ndege isiyo na rubani yenye kupaa na kutua wima ya kielektroniki, ambayo wakati mwingine huitwa eVTOL, ambayo wajasiriamali wengine wanatarajia kufanya kazi kama teksi za anga na kutoa huduma zingine za uhamaji wa anga za mijini katika muongo ujao.Bado, programu zingine za betri za lithiamu-ioni zinazoweza kuchajiwa zinavutia, ikijumuisha usafiri wa anga wa jumla na uhifadhi mkubwa wa nishati mbadala.

"Betri za Lithium-ion tayari zimebadilisha ulimwengu kwa njia nyingi," Onori alisema."Ni muhimu tupate kadiri tuwezavyo kutoka kwa teknolojia hii ya mabadiliko na warithi wake wajao."