D'Geheimnis fir laang Liewensdauer fir nofëllbar Batterien kann an engem Ëmfang vun Ënnerscheed leien.Nei Modelléierung vu wéi Lithium-Ion Zellen an engem Pack degradéieren, weisen e Wee fir d'Ladung un d'Kapazitéit vun all Zell unzepassen, sou datt EV-Batterien méi Ladungszyklen handhaben a Versoen ofschléissen.

Der Fuerschung, publizéiert November 5 anIEEE Transaktiounen op Kontroll Systemer Technology, weist wéi aktiv d'Gestioun vun der Quantitéit vum elektresche Stroum, deen an all Zell an engem Pak fléisst, anstatt d'Laascht eenheetlech ze liwweren, kann d'Verschleiung miniméieren.D'Approche erlaabt effektiv all Zell hir bescht - a längst - Liewen ze liewen.

Laut Stanford Professer a Senior Studie Autor Simona Onori, initial Simulatioune suggeréieren datt Batterien, déi mat der neier Technologie geréiert ginn, op d'mannst 20% méi Lade-Entladungszyklen handhaben, och mat häufiger Schnellladung, wat extra Belaaschtung op d'Batterie setzt.

Déi meescht fréier Efforte fir d'Liewensdauer vun der Batterie vum elektresche Auto ze verlängeren hu sech op d'Verbesserung vum Design, d'Materialien an d'Fabrikatioun vun eenzel Zellen konzentréiert, baséiert op der Viraussetzung datt, wéi Linken an enger Kette, e Batteriepack nëmmen esou gutt ass wéi seng schwaachst Zell.Déi nei Etude fänkt mat engem Verständnis un datt wärend schwaache Linken inévitabel sinn - wéinst Fabrikatiounsdefiziter a well e puer Zellen méi séier degradéieren wéi anerer wéi se u Stress wéi Hëtzt ausgesat sinn - se brauchen net de ganze Pak erofzebréngen.De Schlëssel ass d'Ladraten un déi eenzegaarteg Kapazitéit vun all Zell unzepassen fir Versoen ze vermeiden.

"Wann net richteg ugepaakt ass, kënnen Zell-zu-Zell-Heterogenitéiten d'Längegkeet, d'Gesondheet an d'Sécherheet vun engem Batteriepack kompromittéieren an eng fréi Batterie-Feelfunktioun induzéieren", sot Onori, Assistent Professer fir Energiewëssenschaftsingenieur am Stanford Doerr Schoul vun Nohaltegkeet."Eis Approche gläicht d'Energie an all Zell am Pack, bréngt all Zellen an de finalen geziilten Ladungszoustand op eng equilibréiert Manéier a verbessert d'Längegkeet vum Pack."

Inspiréiert fir eng Millioun Meilen Batterie ze bauen

En Deel vum Impuls fir déi nei Fuerschung spuert zréck op eng 2020 Ukënnegung vun Tesla, der Elektroautofirma, vun der Aarbecht un enger "Millioun Meilen Batterie."Dëst wier eng Batterie déi fäeg ass en Auto fir 1 Millioun Meilen oder méi (mat reegelméisseger Ladung) unzezéien ier se de Punkt erreecht wou, wéi d'Lithium-Ion Batterie an engem alen Telefon oder Laptop, d'EV Batterie ze wéineg Ladung hält fir funktionell ze sinn .

Sou eng Batterie géif d'typesch Garantie vun Autohersteller fir Elektroauto Batterien vun aacht Joer oder 100.000 Meilen iwwerschreiden.Och wann d'Batteriepäck routinéiert hir Garantie daueren, kéint d'Vertrauen vum Konsument an elektresch Gefierer gestäerkt ginn, wann deier Batteriepack Ersatz méi rar ginn.Eng Batterie déi nach ëmmer eng Ladung kann halen no Dausende vun Opluedstatiounen kéint och de Wee fir Elektrifizéierung vu Long-Hul Camionen erliichteren, a fir d'Adoptioun vu sougenannte Vehikel-zu-Grid Systemer, an deenen EV Batterien erneierbar Energie späicheren a verschécken fir de Stroumnetz.

"Et gouf spéider erkläert datt d'Millioun Meilen Batteriekonzept net wierklech eng nei Chimie war, awer just e Wee fir d'Batterie ze bedreiwen andeems se net déi voll Ladungsbereich benotzen", sot Onori.Zesummenhang Fuerschung huet sech op eenzel Lithium-Ion Zellen zentréiert, déi allgemeng d'Ladekapazitéit net sou séier verléieren wéi voll Batteriepacken.

Intrigéiert, Onori an zwee Fuerscher an hirem Labo - Postdoctoral Geléiert Vahid Azimi a PhD Student Anirudh Allam - hunn decidéiert z'ënnersichen wéi inventiv Gestioun vun existente Batterietypen d'Performance an d'Liewensdauer vun engem vollen Batteriepack verbesseren kann, deen Honnerte oder Dausende vun Zellen enthalen kann. .

En High-Fidelity Batterie Modell

Als éischte Schrëtt hunn d'Fuerscher en High-Fidelity Computermodell vum Batterieverhalen erstallt, deen déi physesch a chemesch Verännerungen präzis duerstellt, déi an enger Batterie stattfannen während senger Operatiounsdauer.E puer vun dësen Ännerungen entfalen an e puer Sekonnen oder Minutten - anerer iwwer Méint oder souguer Joeren.

"Fir dat Bescht vun eisem Wëssen, huet keng fréier Studie déi Aart vu High-Fidelity, Multi-Timescale Batteriemodell benotzt, déi mir erstallt hunn", sot Onori, deen Direkter vum Stanford Energy Control Lab ass.

Lafen Simulatioune mam Modell suggeréiert datt e modernen Batteriepack ka optimiséiert a kontrolléiert ginn andeems d'Ënnerscheeder tëscht senge konstituerende Zellen ëmfaassen.Onori a Kollegen virstellen datt hire Modell benotzt gëtt fir d'Entwécklung vu Batteriemanagementsystemer an de kommende Joeren ze guidéieren, déi einfach an existente Gefierentwécklungen agesat kënne ginn.

Et sinn net nëmmen elektresch Gefierer déi profitéieren.Praktesch all Applikatioun déi "d'Batteriepack vill betount" kéint e gudde Kandidat sinn fir besser Gestioun informéiert vun den neie Resultater, sot Onori.Ee Beispill?Drone-ähnlech Fligere mat elektresche vertikalen Start a Landung, heiansdo eVTOL genannt, déi e puer Entrepreneuren erwaarden als Lofttaxis ze bedreiwen an aner urban Loftmobilitéitsservicer iwwer déi nächst Dekade ubidden.Nach, aner Uwendungen fir nofëllbar Lithium-Ion Batterien wénken, dorënner allgemeng Loftfaart a grouss-Skala Stockage vun erneierbar Energien.

"Lithium-Ion-Batterien hunn d'Welt scho op sou vill Manéiere geännert", sot Onori."Et ass wichteg datt mir sou vill wéi méiglech aus dëser transformativer Technologie a sengen Nofolger kréien."