It geheim foar it lange libben foar oplaadbare batterijen kin lizze yn in omearming fan ferskil.Nije modellering fan hoe't lithium-ion-sellen yn in pakket degradearje litte in manier sjen om opladen oan te passen oan 'e kapasiteit fan elke sel, sadat EV-batterijen mear oplaadsyklusen kinne omgean en mislearring foarkomme.

It ûndersyk, publisearre novimber 5 ynIEEE Transaksjes op Control Systems Technology, lit sjen hoe aktyf it behearen fan de hoemannichte elektryske stroom dy't streamt nei elke sel yn in pakje, ynstee fan it leverjen fan lading unifoarm, kin slijtage minimearje.De oanpak lit effektyf elke sel har bêste - en langste - libben libje.

Neffens Stanford heechlearaar en senior stúdzje auteur Simona Onori suggerearje inisjele simulaasjes dat batterijen beheard mei de nije technology op syn minst 20% mear lading-ûntladingssyklusen kinne omgean, sels mei faak snelle opladen, wat ekstra spanning op 'e batterij set.

De measte eardere ynspanningen om it libben fan 'e batterij fan elektryske auto's te ferlingjen hawwe rjochte op it ferbetterjen fan it ûntwerp, materialen en fabrikaazje fan inkele sellen, basearre op it útgongspunt dat, lykas skeakels yn in ketting, in batterijpakket allinich sa goed is as syn swakste sel.De nije stúdzje begjint mei in begryp dat hoewol swakke skeakels ûnûntkomber binne - fanwegen fabrikaazjeûnfolsleinheden en om't guon sellen rapper degradearje as oaren, om't se wurde bleatsteld oan stress as waarmte - se hoege net it hiele pakket del te bringen.De kaai is om oplaad tariven oan te passen oan 'e unike kapasiteit fan elke sel om mislearring te foarkommen.

"As net goed oanpakt, kinne sel-nei-sel heterogeniteiten de langstme, sûnens en feiligens fan in batterijpakket kompromittearje en in iere batterij-defekte feroarsaakje," sei Onori, in assistint heechlearaar enerzjywittenskip engineering oan 'e Stanford Doerr Skoalle fan Duorsumens."Us oanpak lykmakket de enerzjy yn elke sel yn it pakket, bringt alle sellen op in lykwichtige manier nei de úteinlike doelstelde ladingsstatus en ferbetterje de langstme fan it pakket."

Ynspireare om in miljoen-mile batterij te bouwen

In diel fan 'e ympuls foar it nije ûndersyk komt werom nei in oankundiging yn 2020 troch Tesla, it bedriuw foar elektryske auto's, fan wurk oan in "miljoen-mile batterij."Dit soe in batterij wêze dy't in auto kin foar 1 miljoen milen of mear (mei reguliere opladen) foar it berikken fan it punt wêr't, lykas de lithium-ion-batterij yn in âlde tillefoan of laptop, de batterij fan 'e EV te min lading hâldt om funksjoneel te wêzen .

Sa'n batterij soe de typyske garânsje fan autofabrikanten foar batterijen foar elektryske auto's fan acht jier of 100.000 milen oertreffe.Hoewol batterijpakketten har garânsje langer duorje, koe it fertrouwen fan konsuminten yn elektryske auto's wurde fersterke as djoere batterijferfangings noch seldsumer wurde.In batterij dy't noch in lading kin hâlde nei tûzenen opladen kin ek de wei makliker meitsje foar elektrifikaasje fan frachtweinen foar lange ôfstân, en foar it oannimmen fan saneamde vehicle-to-grid-systemen, wêryn EV-batterijen duorsume enerzjy opslaan en ferstjoere foar it stroomnet.

"It waard letter útlein dat it batterijkonsept fan miljoen milen net echt in nije skiekunde wie, mar gewoan in manier om de batterij te betsjinjen troch it net it folsleine ladingberik te brûken," sei Onori.Besibbe ûndersyk hat sintraal op ienige lithium-ion-sellen, dy't yn 't algemien net sa rap laadkapasiteit ferlieze as folsleine batterijpakketten dogge.

Yntrigearre, Onori en twa ûndersikers yn har laboratoarium - postdoctoral gelearde Vahid Azimi en PhD-studint Anirudh Allam - besletten om te ûndersykjen hoe't ynventyf behear fan besteande batterijtypen de prestaasjes en it libben fan in folslein batterijpakket kinne ferbetterje, dat hûnderten as tûzenen sellen kin befetsje .

In hege-fidelity batterij model

As earste stap makken de ûndersikers in hege-fidelity-komputermodel fan batterijgedrach dat de fysike en gemyske feroaringen krekt fertsjintwurdige dy't plakfine yn in batterij tidens har operasjonele libben.Guon fan dizze feroarings unfold yn in kwestje fan sekonden of minuten - oaren oer moannen of sels jierren.

"Nei it bêste fan ús kennis hat gjin eardere stúdzje it soarte fan hege fidelity, multi-timescale batterijmodel dat wy makke hawwe brûkt," sei Onori, dy't direkteur is fan it Stanford Energy Control Lab.

It útfieren fan simulaasjes mei it model suggerearre dat in moderne batterijpakket kin wurde optimalisearre en kontroleare troch ferskillen te omearmjen tusken syn konstituerende sellen.Onori en kollega's foarstelle dat har model wurdt brûkt om de ûntwikkeling fan batterijbehearsystemen yn 'e kommende jierren te lieden dy't maklik kinne wurde ynset yn besteande auto-ûntwerpen.

It binne net allinich elektryske auto's dy't profitearje.Hieltyd elke applikaasje dy't "it batterijpakket in protte beklammet" kin in goede kandidaat wêze foar better behear ynformeare troch de nije resultaten, sei Onori.Ien foarbyld?Drone-like fleantugen mei elektryske fertikale start en lâning, soms neamd eVTOL, dy't guon ûndernimmers ferwachtsje om te operearjen as lofttaksy's en oare stêdlike loftmobiliteitstsjinsten leverje oer de kommende desennia.Noch altyd lûke oare applikaasjes foar oplaadbere lithium-ion-batterijen, ynklusyf algemiene loftfeart en grutskalige opslach fan duorsume enerzjy.

"Lithium-ion-batterijen hawwe de wrâld al op safolle manieren feroare," sei Onori."It is wichtich dat wy safolle mooglik krije út dizze transformative technology en de kommende opfolgers."