Новият подход за зареждане може да удължи живота на батерията с поне 20%

Сподели

Многото клетки, които съставляват литиева батерия, не са еднакви; някои ще деградират и ще умрат по-бързо от други. Ново изследване от Станфорд установи, че цялата батерия може да живее много по-дълго, ако всяка клетка получи индивидуално зареждане.

Има много причини, поради които отделните клетки в пакет могат да станат по-слаби от други. Може би има разлики в производството или материалите. Може би някои са по-изложени на източници на топлина от други или са разположени на места, които са по-трудни за охлаждане. Така или иначе, средната единична клетка на батерията издържа по-дълго от средния комплект батерии и тези слаби клетки са тези, които понасят целия кораб със себе си.

„Ако не се справят правилно, хетерогенностите между клетката могат да компрометират дълголетието, здравето и безопасността на батерията и да предизвикат ранна неизправност на батерията“, казва Симона Онори, асистент професор по енергийно инженерство в Stanford Doerr School на устойчивостта и автор на ново проучване, целящо да запази литиевите батерии полезни за по-дълго време.

Бързото зареждане и разреждане е стресиращо за клетките на батериите и въпреки че те са предназначени да поемат този стрес, това са моментите, в които по-слабите клетки страдат и се развалят най-бързо. Така че екипът от Станфорд се чудеше дали стандартната техника за зареждане на всички клетки на батерията с еднаква скорост може да ускори смъртта на батерията.

Изследователите старателно са проектирали компютърен модел, за да тестват своята теория за ускорен период от време, което води до това, което според тях е безпрецедентно ниво на детайлност на симулацията. Те се опитаха да представят точно физическото и химичното състояние на батерията, както и промените, които настъпват във връзка с набор от напрежения през целия й живот, включително и двете промени, които се случват за секунди, чак до други, които могат да отнемат месеци или години.

„Доколкото ни е известно, нито едно предишно проучване не е използвало модела на батерии с висока точност, много времева скала, който създадохме“, казва Онори.

Използвайки този модел, те проведоха редица симулации, сравняващи стандартен подход за зареждане с определена скорост срещу други подходи, при които капацитетът на всяка отделна клетка служи като индикатор за това колко заряд може да поеме. Теорията тук беше, че само най-силните клетки трябва да бъдат подложени на най-висок стрес; клетките, които вече са започнали да се разграждат рано – независимо по каква причина – трябва да бъдат третирани много по-внимателно, с надеждата да се предотврати тяхното евентуално упадък.

Екипът установи, че чрез индивидуално задаване на скоростта на зареждане на всяка клетка, те биха могли да сведат до минимум повишаването на температурата и разграждането на клетките, до точката, в която тези пакети могат да се справят с поне 20% повече цикли на зареждане/разреждане от батерия, която се зарежда равномерно – дори при често използване бързо зареждане.

Недостатъците тук са доста очевидни; ако зареждате бързо своя EV или батерията на телефона, искате тя да се зарежда възможно най-бързо, за да можете да се върнете към каквото и да правите, а при модел като този, определен брой клетки в батерията просто няма да се зареждат толкова бързо, колкото обикновено. Ако гледате на вашите батерии като повече или по-малко артикули за еднократна употреба, а вашите коли като нещо, което се подменя на всеки няколко години, можете да видите колко много потребители не биха се интересували, ако ускоряват смъртта на своите батерии. Това е проблем на някой друг.

От друга страна, не е като цяло да зареждате бързо до 100%, когато бързате, и по-голямата част от клетките в по-голямата част от батериите са добре и могат да поемат бързо зареждане . Така че разликата в нивото на зареждане в края на половин час на суперзарядно устройство може да не е много по-различно при този модел на зареждане и ако батериите могат да бъдат убедени в по-дълъг полезен живот, това е по-добре за всички – особено като се има предвид стискането на литий което се очаква да окаже натиск върху усилията за декарбонизация през следващите десетилетия.

Изследователите казват, че техният модел на зареждане може лесно да бъде въведен чрез съществуващи дизайни на електрически превозни средства или да се използва за насочване на разработването на системи за управление на батерията от следващо поколение. Те също така предполагат, че същият модел може да се приложи към цикъла на разреждане, изисквайки по-малко от по-слабите клетки и повече от по-силните, за допълнителни ползи за продължителността на живота на всяка батерия, която е подложена на високи натоварвания. Наистина, един от авторите на изследването сега работи като изследовател на батерии в разработчика на eVTOL Archer Aviation.

„Литиево-йонните батерии вече са променили света по толкова много начини“, казва Онори. „Важно е да извлечем възможно най-много от тази трансформираща технология и нейните наследници, които идват.“

Изследването е публикувано в сп Транзакции на IEEE относно технологията на системите за управление.

източник: Станфордски университет



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели