Аккумуляторларның озак хезмәт итү сере аермаларны үз эченә алырга мөмкин. Литий-ион элементларының ничек начарлануын күрсәтүче яңа модельләштерү, электромобиль батареялары күбрәк заряд циклларын үтәсен һәм эшләмәүне булдырмасын өчен, һәр элементның сыйдырышлыгына туры китереп зарядлау ысулын күрсәтә.

5 ноябрьдә бастырылган тикшеренүIEEE контроль системалары технологияләре буенча транзакцияләре, зарядны тигез җиткерү урынына, пакеттагы һәр күзәнәккә агып килүче электр тогы күләмен актив рәвештә идарә итүнең ничек тузуны һәм җимерелүне минимальләштерә алуын күрсәтә. Бу ысул һәр күзәнәккә иң яхшы һәм иң озын гомерле булырга мөмкинлек бирә.

Стэнфорд профессоры һәм өлкән тикшеренү авторы Симона Онори сүзләренчә, башлангыч симуляцияләр яңа технология белән идарә ителә торган батареяларның, хәтта еш кына тиз зарядланганда да, ким дигәндә 20% күбрәк заряд-бушату циклларын үтәячәген күрсәтә, бу батареяга өстәмә йөкләнеш сала.

Электромобиль аккумуляторларының гомерен озайту буенча элеккеге тырышлыкларның күбесе аерым элементларның дизайнын, материалларын һәм җитештерүен яхшыртуга юнәлтелгән иде, чөнки чылбырдагы звенолар кебек, аккумулятор блогы иң көчсез элементы кадәр генә яхшы. Яңа тикшеренү көчсез звенолар котылгысыз булса да - җитештерүдәге җитешсезлекләр аркасында һәм кайбер элементлар җылылык кебек стрессларга дучар булганда башкаларга караганда тизрәк таркалганга күрә - аларга бөтен батареяны җимерергә кирәк түгел дигән аңлаудан башлана. Иң мөһиме - зарядка тизлеген һәр элементның уникаль сыйдырышлыгына туры китереп көйләү, бу эштән чыгуны булдырмас өчен.

"Әгәр тиешенчә хәл ителмәсә, күзәнәкләр арасындагы төрлелек батарея блогының гомер озынлыгына, сәламәтлегенә һәм куркынычсызлыгына зыян китерергә һәм батарея блогының иртә эшләмәвенә китерергә мөмкин", - диде Стэнфорд Дорр тотрыклылык мәктәбенең энергетика фәннәре инженериясе буенча доценты Онори. "Безнең ысул батарея блогындагы һәр күзәнәктәге энергияне тигезли, барлык күзәнәкләрне дә баланслы рәвештә соңгы максатчан заряд халәтенә китерә һәм батареяның гомер озынлыгын яхшырта."

Миллион чакрымлы батарея төзүгә илһамланган

Яңа тикшеренүләргә этәргеч бирүче сәбәпләрнең берсе 2020 елда электромобильләр җитештерүче Tesla компаниясенең "миллион чакрымлы аккумулятор" өстендә эшләү турында игълан итүенә барып тоташа. Бу аккумулятор автомобильне 1 миллион чакрым яки аннан да күбрәк вакытка (гадәти зарядка белән) электр белән тәэмин итә алыр иде, ләкин иске телефон яки ноутбуктагы литий-ион аккумуляторы кебек, электромобиль аккумуляторы эшләмәслек дәрәҗәдә аз заряд тота.

Мондый аккумулятор автомобиль җитештерүчеләрнең электромобиль аккумуляторлары өчен сигез еллык яки 100 000 мильлек гарантиядән артып китәр иде. Аккумуляторлар гадәттә гарантиядән озаграк хезмәт итсә дә, кыйммәтле аккумуляторларны алыштыру тагын да сирәгәйсә, кулланучыларның электромобильләргә ышанычы артырга мөмкин. Меңләгән тапкыр зарядка ясаганнан соң да зарядка тота ала торган аккумулятор шулай ук ​​ерак юлларга йөри торган йөк машиналарын электрлаштыруны һәм "транспорттан челтәргә" тоташтыру системаларын куллануны җиңеләйтергә мөмкин, анда электромобиль аккумуляторлары электр челтәре өчен яңартыла торган энергияне саклый һәм җибәрә.

"Соңрак миллион чакрымлы батарея концепциясе чынлыкта яңа химия түгел, ә батареяны тулы заряд диапазонын кулланмыйча эшләтү ысулы гына дип аңлатылды", - диде Онори. Бәйле тикшеренүләр аерым литий-ион элементларына юнәлтелгән, алар, гадәттә, тулы батареялар кебек тиз заряд сыйдырышлыгын югалтмыйлар.

Онори һәм аның лабораториясендәге ике тикшеренүче - постдокторант Вахид Азими һәм PhD студенты Анируд Аллам - кызыксынып, йөзләгән яки меңләгән элементтан торган тулы батарея пакетының эшчәнлеген һәм хезмәт итү вакытын ничек яхшырта алуын тикшерергә булдылар.

Югары сыйфатлы батарея моделе

Беренче адым буларак, тикшеренүчеләр батареяның эшләү вакыты дәвамында аның эчендә булган физик һәм химик үзгәрешләрне төгәл чагылдырган югары сыйфатлы компьютер моделен төзеделәр. Бу үзгәрешләрнең кайберләре берничә секунд яки минут эчендә, ә кайберләре айлар яки хәтта еллар дәвамында барлыкка килә.

"Безнең белүебезчә, элеккеге бер генә тикшеренүдә дә без булдырган югары сыйфатлы, күп вакытлы батарея моделе кулланылмаган", - диде Стэнфорд энергия контроле лабораториясе директоры Онори.

Модель белән симуляцияләр үткәрү заманча аккумулятор пакетын аның состав өлешләре арасындагы аермаларны исәпкә алып оптимальләштерергә һәм контрольдә тотарга мөмкин булуын күрсәтте. Онори һәм хезмәттәшләре үз моделен киләсе елларда гамәлдәге автомобиль конструкцияләрендә җиңел урнаштырылырга мөмкин булган аккумулятор белән идарә итү системаларын эшләүгә юнәлдерү өчен кулланырга мөмкин дип күз алдына китерәләр.

Файдасы электромобильләр генә түгел. Онори сүзләренчә, "аккумулятор батареясына зур басым ясый торган" теләсә нинди кушымта яңа нәтиҗәләрдән чыгып яхшырак идарә итү өчен яхшы кандидат була ала. Бер мисал? Кайвакыт eVTOL дип атала торган, электр вертикаль очыш һәм төшү функциясе булган дрон сыман очкычлар, кайбер эшкуарлар киләсе дистә ел эчендә һава таксисы буларак эшләячәк һәм башка шәһәр һава хәрәкәте хезмәтләрен күрсәтәчәк дип көтәләр. Шулай да, кабат зарядлана торган литий-ион батареялары өчен башка кушымталар да җәлеп ителә, шул исәптән гомуми авиация һәм яңартыла торган энергияне зур күләмдә саклау.

«Литий-ион батареялары дөньяны күп яктан үзгәртте инде», - диде Онори. «Бу үзгәртеп коручы технологиядән һәм аның киләчәк варисларыннан мөмкин кадәр күбрәк файда алуыбыз мөһим».