Dibe ku sira jiyana dirêj a bataryayên veşarjêkirî di hembêzek cûdahiyê de be.Modela nû ya ka çawa şaneyên lîtium-ionê di pakêtekê de xera dibin rêyek nîşan dide ku şarjkirina li gorî kapasîteya her hucreyê were veqetandin da ku bataryayên EV-ê karibin bêtir çerxên barkirinê bi rê ve bibin û têkçûnê bihêlin.

Lêkolîn, di 5ê Mijdarê de hat weşandinDanûstandinên IEEE li ser Teknolojiya Pergalên Kontrolê, nîşan dide ka çawa bi awayekî aktîf birêvebirina mîqdara elektrîkê ya ku di pakêtekê de diherike her şaneyek, li şûna gihandina barkirinê bi yekrengî, dikare xitimandin û hilweşandinê kêm bike.Nêzîkatî bi bandor rê dide her hucre ku jiyana xwe ya çêtirîn - û dirêjtirîn - bijî.

Li gorî profesorê Stanford û nivîskarê payebilind ê lêkolînê Simona Onori, simulasyonên destpêkê destnîşan dikin ku bataryayên ku bi teknolojiya nû ve têne rêvebirin dikarin bi kêmî ve 20% zêdetir çerxên barkirin-dakêşandinê bi rê ve bibin, tewra bi şarjkirina bilez a pir caran, ku barekî zêde dixe ser pîlê.

Piraniya hewildanên berê yên ji bo dirêjkirina jiyana bateriya gerîdeya elektrîkê balê dikişîne ser baştirkirina sêwirandin, materyal, û çêkirina şaneyên yekane, li ser bingeha wê yekê ku, mîna girêdanên di zincîrê de, pakêtek pîlê tenê bi qasî hucreya wê ya qels baş e.Lêkolîna nû bi têgihîştinê dest pê dike ku her çend girêdanên qels neçar in - ji ber kêmasiyên çêkirinê û ji ber ku hin hucre ji yên din zûtir hilweşin ji ber ku ew di bin stresên mîna germê de ne - ne hewce ye ku ew tevahî pakêtê bavêjin.Ya sereke ev e ku meriv rêjeyên barkirinê li gorî kapasîteya yekta ya her hucreyê biguhezîne da ku têkçûnê ji holê rabike.

Onori, ku alîkarê profesorê endezyariya zanistiya enerjiyê ye li Stanford Doerr, got: "Heke bi rêkûpêk neyê çareser kirin, heterojeniyên hucre-hucre dikare dirêjî, tenduristî, û ewlehiya pakêtek pîlê tawîzê bide û bibe sedema têkçûnek zû ya pakêta pîlê." Dibistana Domdariyê."Nêzîkatiya me enerjiya di her hucreya pakêtê de wekhev dike, hemî hucreyan bi rengek hevsengî digihîne rewşa barkirinê ya dawîn a armanckirî û dirêjahiya pakêtê baştir dike."

Îlhama avakirina bataryayek mîlyon mîlî

Beşek ji bo lêkolîna nû vedigere ragihandina sala 2020-an ji hêla Tesla, pargîdaniya gerîdeya elektrîkê, ya xebata li ser "bataryayek mîlyon-mîl".Ev dê bibe pîlê ku karibe otomobîlek 1 mîlyon mîl an zêdetir (bi şarjkirina birêkûpêk) hêz bike berî ku bigihîje wê nuqteyê ku, mîna pîlê lîtium-ion di têlefonek an laptopek kevn de, battera EV-ê pir hindik bargiran digire da ku bikêr be. .

Baterîrek wusa dê ji garantiya gelemperî ya otobusan ji bo bataryayên wesayîtên elektrîkî yên heşt salan an 100,000 mîl derbas bike.Her çend pakêtên bataryayê bi rêkûpêk garantiya xwe dirêj dikin, baweriya xerîdar di wesayîtên elektrîkê de dikare were xurt kirin ger ku guheztina pakêtên bataryayê yên biha hîn jî kêm bibe.Pîleke ku piştî bi hezaran şarjkirinê hîn jî karibe barkirinê bigire, dikare rê li ber elektrîkkirina kamyonên dûr û dirêj, û ji bo pejirandina pergalên bi navê wesayît-to-grid, ku tê de bataryayên EV-ê dê enerjiya nûjenkirî hilînin û bişînin, hêsantir bike. tora elektrîkê.

"Piştre hate rave kirin ku konsepta bataryayê ya mîlyon-mîlî ne bi rastî kîmyayek nû bû, lê tenê rêyek e ku meriv pîlê bixebite bi nehiştina wê ya tevahî barkirinê bikar bîne," Onori got.Lêkolîna têkildar li ser hucreyên lîtium-ion yekane, ku bi gelemperî kapasîteya barkirinê bi qasî pakêtên tije yên bataryayê winda nakin, navend kirin.

Meraqdar, Onori û du lêkolînerên di laboratûvara wê de - zanyarê postdoktorayê Vahid Azimi û xwendekarê doktorayê Anirudh Allam - biryar dan ku lêkolîn bikin ka rêveberiya dahêner a celebên baterî yên heyî çawa dikare performans û jiyana karûbarê pakêtek tije pîlê çêtir bike, ku dibe ku bi sedan an bi hezaran hucre hebin. .

Modela batterê ya pêbaweriya bilind

Wekî gava yekem, lêkolîneran modelek komputerê ya pêbawer a behreya pîlê çêkir ku bi rast guhertinên fizîkî û kîmyewî yên ku di hundurê pîlê di dema jiyana wê ya xebitandinê de pêk tê temsîl dike.Hin ji van guhertinan di nav çend saniyeyan an hûrdeman de vedibin - yên din di nav mehan an jî salan de.

Onori, ku rêvebirê Laboratuwara Kontrolkirina Enerjiyê ya Stanfordê ye, got: "Li gorî zanîna me ya çêtirîn, ti lêkolînek berê celebek modela bataryayê ya pêbawer û pir-demî ku me afirandiye bikar neaniye."

Simulasyonên xebitandinê yên bi modelê re pêşniyar kirin ku pakêtek baterî ya nûjen dikare bi hembêzkirina cûdahiyên di nav hucreyên wê yên pêkhatî de were xweşbîn kirin û kontrol kirin.Onori û hevkarên xwe xeyal dikin ku modela wan were bikar anîn da ku di salên pêş de pêşkeftina pergalên rêveberiya bateriyê ku bi hêsanî di sêwiranên wesayîtên heyî de werin bicîh kirin rêber bike.

Ne tenê wesayîtên elektrîkê ne ku sûd werdigirin.Hema hema her serîlêdana ku "pir li ser pakêta batterê giran dike" dikare bibe berendamek baş ji bo rêvebirina çêtir a ku ji encamên nû ve hatî agahdar kirin, Onori got.Yek nimûne?Balafirên mîna drone yên bi rabûn û daketina vertîkal a elektrîkî, carinan jê re eVTOL tê gotin, ku hin karsaz hêvî dikin ku di deh salên pêş de wekî taksiyên hewayê bixebitin û karûbarên din ên tevgera hewaya bajarî peyda bikin.Dîsa jî, serîlêdanên din ên ji bo bataryayên lîtium-ion-îyonê yên ji nû ve dakêşandî vedigirin, di nav de hewavaniya gelemperî û hilanîna mezin a enerjiya nûjenkirî.

"Bataryayên lîtium-ion berê bi gelek awayan cîhan guherandine," Onori got."Girîng e ku em bi qasî ku ji destê me tê ji vê teknolojiya veguherîner û serketiyên wê yên ku werin."