Aṣiri si igbesi aye gigun fun awọn batiri gbigba agbara le wa ni gbigba ti iyatọ.Awoṣe tuntun ti bii awọn sẹẹli litiumu-ion ninu idii idii ṣe afihan ọna lati ṣe deede gbigba agbara si agbara sẹẹli kọọkan ki awọn batiri EV le mu awọn iyipo idiyele diẹ sii ki o dẹkun ikuna.

Iwadi na, ti a tẹjade Oṣu kọkanla 5 niAwọn iṣowo IEEE lori Imọ-ẹrọ Awọn ọna ṣiṣe Iṣakoso, fihan bi o ṣe n ṣakoso ni itara ni iye ti lọwọlọwọ itanna ti nṣàn si sẹẹli kọọkan ninu idii kan, dipo jiṣẹ idiyele ni iṣọkan, le dinku yiya ati yiya.Ọna ti o munadoko gba laaye sẹẹli kọọkan lati gbe igbesi aye ti o dara julọ - ati gigun julọ - igbesi aye.

Gẹgẹbi olukọ ọjọgbọn Stanford ati onkọwe iwadi giga Simona Onori, awọn iṣeṣiro akọkọ daba pe awọn batiri ti a ṣakoso pẹlu imọ-ẹrọ tuntun le mu o kere ju 20% awọn iyipo idiyele idiyele diẹ sii, paapaa pẹlu gbigba agbara iyara loorekoore, eyiti o fi igara diẹ sii lori batiri naa.

Pupọ awọn igbiyanju iṣaaju lati pẹ igbesi aye batiri ọkọ ayọkẹlẹ ina ti dojukọ lori imudarasi apẹrẹ, awọn ohun elo, ati iṣelọpọ ti awọn sẹẹli ẹyọkan, da lori ipilẹ pe, bi awọn ọna asopọ ninu pq kan, idii batiri kan dara bi sẹẹli alailagbara rẹ.Iwadi tuntun bẹrẹ pẹlu oye pe lakoko ti awọn ọna asopọ alailagbara jẹ eyiti ko ṣeeṣe - nitori awọn ailagbara iṣelọpọ ati nitori diẹ ninu awọn sẹẹli dinku yiyara ju awọn miiran lọ bi wọn ti farahan si awọn aapọn bi ooru - wọn ko nilo lati mu gbogbo idii naa silẹ.Bọtini naa ni lati ṣe deede awọn oṣuwọn gbigba agbara si agbara alailẹgbẹ ti sẹẹli kọọkan lati da ikuna duro.

"Ti a ko ba koju daradara, awọn iyatọ sẹẹli-si-cell le ba igbesi aye gigun, ilera, ati ailewu ti idii batiri jẹ ki o fa aiṣedeede idii batiri kutukutu," Onori sọ, ẹniti o jẹ olukọ oluranlọwọ ti imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ agbara ni Stanford Doerr Ile-iwe ti Agbero.“Ọna wa dọgba agbara ni sẹẹli kọọkan ninu idii naa, mu gbogbo awọn sẹẹli wa si ipo idiyele ipari ti idiyele ni ọna iwọntunwọnsi ati ilọsiwaju gigun gigun ti idii naa.”

Atilẹyin lati kọ batiri-mile kan

Apakan iwuri fun iwadii tuntun wa pada si ikede 2020 nipasẹ Tesla, ile-iṣẹ ọkọ ayọkẹlẹ ina, ti iṣẹ lori “batiri miliọnu-mile.”Eyi yoo jẹ batiri ti o lagbara lati fi agbara fun ọkọ ayọkẹlẹ kan fun miliọnu kan maili tabi diẹ sii (pẹlu gbigba agbara deede) ṣaaju ki o to de aaye nibiti, bii batiri lithium-ion ninu foonu atijọ tabi kọǹpútà alágbèéká kan, batiri EV ṣe idiyele kekere pupọ lati ṣiṣẹ. .

Iru batiri bẹẹ yoo kọja atilẹyin ọja aṣoju ti awọn adaṣe fun awọn batiri ọkọ ina mọnamọna ti ọdun mẹjọ tabi 100,000 maili.Botilẹjẹpe awọn akopọ batiri lojoojumọ kọja atilẹyin ọja wọn, igbẹkẹle alabara ninu awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina le ni atilẹyin ti awọn rirọpo idii batiri ti o gbowolori di ohun ti o ṣọwọn sibẹ.Batiri ti o tun le mu idiyele lẹhin ẹgbẹẹgbẹrun awọn gbigba agbara tun le jẹ irọrun ọna fun itanna ti awọn oko nla gigun, ati fun isọdọmọ ti awọn ọna ṣiṣe ọkọ-si-akoj, ninu eyiti awọn batiri EV yoo fipamọ ati firanṣẹ agbara isọdọtun fun akoj agbara.

"A ṣe alaye nigbamii pe ero batiri miliọnu-mile kii ṣe kemistri tuntun gaan, ṣugbọn ọna kan lati ṣiṣẹ batiri naa nipa ṣiṣe ki o lo iwọn gbigba agbara ni kikun,” Onori sọ.Iwadi ti o jọmọ ti dojukọ awọn sẹẹli litiumu-ion ẹyọkan, eyiti gbogbogbo ko padanu agbara idiyele ni yarayara bi awọn akopọ batiri ni kikun ṣe.

Ni iyanilẹnu, Onori ati awọn oniwadi meji ninu laabu rẹ - ọmọ ile-iwe postdoctoral Vahid Azimi ati ọmọ ile-iwe PhD Anirudh Allam - pinnu lati ṣe iwadii bii iṣakoso inventive ti awọn iru batiri ti o wa le ṣe ilọsiwaju iṣẹ ati igbesi aye iṣẹ ti idii batiri ni kikun, eyiti o le ni awọn ọgọọgọrun tabi ẹgbẹẹgbẹrun awọn sẹẹli. .

A ga-fidelity batiri awoṣe

Gẹgẹbi igbesẹ akọkọ, awọn oniwadi ṣe apẹrẹ kọnputa ti o ni iṣotitọ giga ti ihuwasi batiri ti o ṣe afihan deede awọn iyipada ti ara ati kemikali ti o waye ninu batiri lakoko igbesi aye iṣẹ rẹ.Diẹ ninu awọn iyipada wọnyi farahan ni iṣẹju-aaya tabi iṣẹju - awọn miiran ju awọn oṣu tabi paapaa awọn ọdun lọ.

"Si ti o dara julọ ti imọ wa, ko si iwadi iṣaaju ti o ti lo iru-giga-giga, awoṣe batiri igba pupọ ti a ṣẹda," Onori sọ, ti o jẹ oludari ti Stanford Energy Control Lab.

Ṣiṣe awọn iṣeṣiro pẹlu awoṣe daba pe idii batiri ode oni le jẹ iṣapeye ati iṣakoso nipasẹ gbigba awọn iyatọ laarin awọn sẹẹli ti o wa ninu rẹ.Onori ati awọn ẹlẹgbẹ ṣe akiyesi awoṣe wọn ni lilo lati ṣe itọsọna idagbasoke awọn eto iṣakoso batiri ni awọn ọdun to n bọ ti o le ni irọrun gbe lọ ni awọn apẹrẹ ọkọ ayọkẹlẹ ti o wa.

Kii ṣe awọn ọkọ ina mọnamọna nikan ti o duro lati ni anfani.Fere eyikeyi ohun elo ti o “ni wahala idii batiri pupọ” le jẹ oludije to dara fun iṣakoso to dara julọ ti alaye nipasẹ awọn abajade tuntun, Onori sọ.Àpẹẹrẹ kan?Ọkọ ofurufu bii Drone pẹlu gbigbe ina inaro ati ibalẹ, nigbakan ti a pe ni eVTOL, eyiti diẹ ninu awọn alakoso iṣowo nireti lati ṣiṣẹ bi awọn takisi afẹfẹ ati pese awọn iṣẹ arinbo afẹfẹ ilu miiran ni ọdun mẹwa to nbọ.Sibẹsibẹ, awọn ohun elo miiran fun awọn batiri lithium-ion gbigba agbara, pẹlu ọkọ ofurufu gbogbogbo ati ibi ipamọ nla ti agbara isọdọtun.

"Awọn batiri lithium-ion ti yi aye pada ni ọpọlọpọ awọn ọna," Onori sọ.“O ṣe pataki ki a gba bi a ti ṣee ṣe lati inu imọ-ẹrọ iyipada yii ati awọn arọpo rẹ lati wa.”