Rahasia umur dawa kanggo baterei sing bisa diisi ulang bisa uga ana ing rangkulan prabédan. Pemodelan anyar babagan kepiye sel lithium-ion ing kemasan rusak nuduhake cara kanggo nyetel pangisian daya miturut kapasitas saben sel supaya baterei EV bisa nangani luwih akeh siklus pangisian daya lan nyegah kegagalan.

Riset kasebut, diterbitake tanggal 5 November ingTransaksi IEEE babagan Teknologi Sistem Kontrol, nuduhake kepiye ngatur jumlah arus listrik sing mili menyang saben sel ing sak pak kanthi aktif, tinimbang ngirim muatan kanthi seragam, bisa nyuda kerusakan lan keausan. Pendekatan iki kanthi efektif ngidini saben sel urip kanthi paling apik - lan paling dawa.

Miturut profesor lan penulis senior studi Stanford, Simona Onori, simulasi awal nuduhake yen baterei sing dikelola nganggo teknologi anyar iki bisa nangani paling ora 20% siklus pangisian daya-pengosongan luwih akeh, sanajan nganggo pangisian daya cepet sing kerep, sing menehi tekanan ekstra marang baterei.

Sebagéan gedhé upaya sadurungé kanggo ndawakake umur baterei mobil listrik fokus ing ningkatake desain, bahan, lan manufaktur sel tunggal, adhedhasar premis manawa, kaya pranala ing ranté, baterei mung apik kaya sel sing paling ringkih. Panliten anyar iki diwiwiti kanthi pangerten manawa sanajan pranala sing ringkih ora bisa dihindari - amarga ketidaksempurnaan manufaktur lan amarga sawetara sel rusak luwih cepet tinimbang liyane amarga kena tekanan kaya panas - dheweke ora perlu nyuda kabeh paket. Kuncine yaiku nyetel tarif pangisian daya miturut kapasitas unik saben sel kanggo nyegah kegagalan.

"Yen ora ditangani kanthi bener, heterogenitas sel-ke-sel bisa ngrusak umur dawa, kesehatan, lan keamanan baterei lan nyebabake kerusakan baterei awal," ujare Onori, sing dadi asisten profesor teknik ilmu energi ing Stanford Doerr School of Sustainability. "Pendekatan kita nyeimbangake energi ing saben sel ing kemasan, nggawa kabeh sel menyang kahanan pangisian daya pungkasan sing ditargetkan kanthi cara sing seimbang lan ningkatake umur dawa kemasan."

Terinspirasi kanggo mbangun baterei jutaan mil

Sebagéan saka dorongan kanggo riset anyar iki dilacak saka woro-woro ing taun 2020 déning Tesla, perusahaan mobil listrik, babagan karya ing "baterei jutaan mil." Iki bakal dadi baterei sing bisa nggerakake mobil nganti 1 yuta mil utawa luwih (kanthi pangisian daya biasa) sadurungé tekan titik ing ngendi, kaya baterei lithium-ion ing telpon utawa laptop lawas, baterei EV mung bisa nampung daya sithik banget kanggo bisa berfungsi.

Batere kaya ngono bakal ngluwihi garansi khas produsen mobil kanggo batere kendaraan listrik sing wolung taun utawa 100.000 mil. Sanajan batere biasane luwih awet tinimbang garansine, kapercayan konsumen marang kendaraan listrik bisa saya tambah yen panggantos batere sing larang saya langka. Batere sing isih bisa nahan daya sawise ewonan pangisian ulang uga bisa nggampangake dalan kanggo elektrifikasi truk jarak jauh, lan kanggo adopsi sistem sing diarani vehicle-to-grid, ing ngendi batere EV bakal nyimpen lan ngirim energi terbarukan kanggo jaringan listrik.

"Mengko dijlentrehake yen konsep baterei jutaan mil sejatine dudu kimia anyar, nanging mung cara kanggo ngoperasikake baterei kanthi ora nggunakake rentang pangisian daya lengkap," ujare Onori. Riset sing gegandhengan wis fokus ing sel lithium-ion tunggal, sing umume ora kelangan kapasitas pangisian daya cepet kaya kemasan baterei lengkap.

Kepengin weruh, Onori lan rong peneliti ing lab-e - sarjana postdoctoral Vahid Azimi lan mahasiswa PhD Anirudh Allam - mutusake kanggo nyelidiki kepiye manajemen inovatif jinis baterei sing wis ana bisa ningkatake kinerja lan umur baterei sing kebak, sing bisa uga ngemot atusan utawa ewonan sel.

Model baterei kanthi fidelitas dhuwur

Minangka langkah pisanan, para peneliti nggawe model komputer kanthi akurasi dhuwur babagan prilaku baterei sing kanthi akurat nggambarake owah-owahan fisik lan kimia sing kedadeyan ing njero baterei sajrone umur operasional. Sawetara owah-owahan kasebut kedadeyan sajrone sawetara detik utawa menit - liyane sajrone pirang-pirang wulan utawa malah taun.

"Sakwruh kawruh kita, durung ana panliten sadurunge sing nggunakake model baterei multi-skala wektu kanthi akurasi dhuwur kaya sing digawe," ujare Onori, sing dadi direktur Laboratorium Kontrol Energi Stanford.

Simulasi sing dilakoni nganggo model iki nuduhake yen paket baterei modern bisa dioptimalake lan dikontrol kanthi ngrangkul beda-beda ing antarane sel-sel penyusune. Onori lan kolegane mbayangake model kasebut digunakake kanggo nuntun pangembangan sistem manajemen baterei ing taun-taun ngarep sing bisa gampang digunakake ing desain kendaraan sing wis ana.

Ora mung kendaraan listrik sing bakal entuk manfaat. Meh kabeh aplikasi sing "stres banget karo baterei" bisa dadi kandidat sing apik kanggo manajemen sing luwih apik sing didhasarake asil anyar, ujare Onori. Salah sawijining conto? Pesawat kaya drone kanthi lepas landas lan pendaratan vertikal listrik, kadhangkala diarani eVTOL, sing diarepake sawetara pengusaha bakal beroperasi minangka taksi udara lan nyedhiyakake layanan mobilitas udara kutha liyane sajrone dekade sabanjure. Nanging, aplikasi liyane kanggo baterei lithium-ion sing bisa diisi ulang ngajak, kalebu penerbangan umum lan panyimpenan energi terbarukan skala gedhe.

"Baterai lithium-ion wis ngowahi jagad iki kanthi maneka warna cara," ujare Onori. "Penting banget kanggo entuk manfaat saka teknologi transformatif iki lan peneruse sing bakal teka sabisa-bisane."