रिचार्ज करण्यायोग्य बॅटरीच्या दीर्घ आयुष्याचे रहस्य कदाचित भिन्नतेच्या आलिंगनात असू शकते.पॅकमधील लिथियम-आयन पेशी कशा प्रकारे कमी होतात याचे नवीन मॉडेलिंग प्रत्येक सेलच्या क्षमतेनुसार चार्जिंगला अनुकूल करण्याचा मार्ग दर्शविते जेणेकरून EV बॅटरी अधिक चार्ज सायकल हाताळू शकतात आणि अपयश टाळू शकतात.

संशोधन, नोव्हेंबर 5 मध्ये प्रकाशितनियंत्रण प्रणाली तंत्रज्ञानावर IEEE व्यवहार, एकसमान चार्ज वितरित करण्याऐवजी पॅकमधील प्रत्येक सेलमध्ये वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहाचे प्रमाण किती सक्रियपणे व्यवस्थापित केल्याने झीज कमी होऊ शकते हे दर्शविते.दृष्टीकोन प्रभावीपणे प्रत्येक सेलला त्याचे सर्वोत्तम - आणि दीर्घकाळ - आयुष्य जगण्यास अनुमती देतो.

स्टॅनफोर्ड प्रोफेसर आणि वरिष्ठ अभ्यास लेखिका सिमोना ओनोरी यांच्या मते, सुरुवातीच्या सिम्युलेशनने असे सुचवले आहे की नवीन तंत्रज्ञानासह व्यवस्थापित केलेल्या बॅटरी कमीतकमी 20% अधिक चार्ज-डिस्चार्ज सायकल हाताळू शकतात, अगदी वारंवार वेगवान चार्जिंगसह, ज्यामुळे बॅटरीवर अतिरिक्त ताण येतो.

इलेक्ट्रिक कारच्या बॅटरीचे आयुष्य वाढवण्याच्या मागील बहुतेक प्रयत्नांनी एकल सेलचे डिझाइन, साहित्य आणि उत्पादन सुधारण्यावर लक्ष केंद्रित केले आहे, या आधारावर, साखळीतील दुव्यांप्रमाणे, बॅटरी पॅक त्याच्या सर्वात कमकुवत सेलइतकाच चांगला आहे.नवीन अभ्यास या समजुतीने सुरू होतो की कमकुवत दुवे अपरिहार्य असले तरी - उत्पादनातील अपूर्णतेमुळे आणि काही पेशी उष्णतेसारख्या ताणतणावांच्या संपर्कात आल्याने इतरांपेक्षा वेगाने खराब होतात - त्यांना संपूर्ण पॅक खाली आणण्याची गरज नाही.अयशस्वी होण्यापासून रोखण्यासाठी प्रत्येक सेलच्या अद्वितीय क्षमतेनुसार चार्जिंग दर तयार करणे ही मुख्य गोष्ट आहे.

"योग्यरित्या हाताळले नाही तर, सेल-टू-सेल विषमता बॅटरी पॅकचे दीर्घायुष्य, आरोग्य आणि सुरक्षिततेशी तडजोड करू शकते आणि बॅटरी पॅक लवकर खराब होऊ शकते," ओनोरी म्हणाले, जे स्टॅनफोर्ड डोअर येथे ऊर्जा विज्ञान अभियांत्रिकीचे सहाय्यक प्राध्यापक आहेत. शाश्वतता शाळा."आमचा दृष्टीकोन पॅकमधील प्रत्येक सेलमधील उर्जेची समानता करतो, सर्व पेशींना अंतिम लक्ष्यित चार्ज स्थितीत संतुलित पद्धतीने आणतो आणि पॅकचे दीर्घायुष्य सुधारतो."

एक दशलक्ष मैल बॅटरी तयार करण्यासाठी प्रेरित

नवीन संशोधनाच्या चालनाचा एक भाग टेस्ला या इलेक्ट्रिक कार कंपनीने "दशलक्ष मैल बॅटरी" वर काम करण्याच्या 2020 च्या घोषणेचा माग काढला आहे.जुन्या फोन किंवा लॅपटॉपमधील लिथियम-आयन बॅटरीप्रमाणे, EV ची बॅटरी कार्यक्षम होण्यासाठी खूप कमी चार्ज ठेवते अशा ठिकाणी पोहोचण्यापूर्वी 1 दशलक्ष मैल किंवा अधिक (नियमित चार्जिंगसह) कारला उर्जा देण्यास सक्षम असलेली ही बॅटरी असेल. .

अशी बॅटरी आठ वर्षे किंवा 100,000 मैलांच्या इलेक्ट्रिक वाहन बॅटरीसाठी ऑटोमेकर्सच्या ठराविक वॉरंटीपेक्षा जास्त असेल.जरी बॅटरी पॅक नियमितपणे त्यांची वॉरंटी संपवतात, तरीही महागड्या बॅटरी पॅक बदलणे दुर्मिळ झाल्यास इलेक्ट्रिक वाहनांवरील ग्राहकांचा विश्वास वाढू शकतो.हजारो रिचार्जनंतरही चार्ज ठेवू शकणारी बॅटरी लांब पल्ल्याच्या ट्रकच्या विद्युतीकरणासाठी आणि तथाकथित वाहन-टू-ग्रीड प्रणालीचा अवलंब करण्याचा मार्ग सुलभ करू शकते, ज्यामध्ये ईव्ही बॅटरी अक्षय ऊर्जा साठवून ठेवतात आणि पाठवतात. पॉवर ग्रिड.

“नंतर हे स्पष्ट करण्यात आले की दशलक्ष-मैल बॅटरी संकल्पना खरोखर नवीन रसायनशास्त्र नाही, परंतु बॅटरी पूर्ण चार्ज श्रेणीचा वापर न करता ती ऑपरेट करण्याचा एक मार्ग आहे,” ओनोरी म्हणाले.संबंधित संशोधन सिंगल लिथियम-आयन पेशींवर केंद्रित आहे, जे सामान्यत: पूर्ण बॅटरी पॅक जितक्या लवकर चार्ज करण्याची क्षमता गमावत नाहीत.

उत्सुकतेने, ओनोरी आणि तिच्या प्रयोगशाळेतील दोन संशोधक - पोस्टडॉक्टरल स्कॉलर वाहिद अझीमी आणि पीएचडी विद्यार्थी अनिरुद्ध अल्लम - विद्यमान बॅटरी प्रकारांचे कल्पक व्यवस्थापन पूर्ण बॅटरी पॅकचे कार्यप्रदर्शन आणि सेवा आयुष्य कसे सुधारू शकते, ज्यामध्ये शेकडो किंवा हजारो पेशी असू शकतात याचा शोध घेण्याचे ठरविले. .

हाय-फिडेलिटी बॅटरी मॉडेल

पहिली पायरी म्हणून, संशोधकांनी बॅटरीच्या वर्तनाचे उच्च-विश्वस्त संगणक मॉडेल तयार केले जे बॅटरीच्या ऑपरेशनल जीवनादरम्यान होणारे भौतिक आणि रासायनिक बदल अचूकपणे दर्शवते.यातील काही बदल काही सेकंदात किंवा काही मिनिटांत उलगडतात – काही महिन्यांत किंवा वर्षांमध्ये.

स्टॅनफोर्ड एनर्जी कंट्रोल लॅबचे संचालक असलेले ओनोरी म्हणाले, “आमच्या सर्वोत्तम माहितीनुसार, आम्ही तयार केलेल्या उच्च-विश्वस्त, बहु-टाईमस्केल बॅटरी मॉडेलचा कोणताही मागील अभ्यासात वापर केलेला नाही.

मॉडेलसह सिम्युलेशन चालवण्याने असे सुचवले आहे की आधुनिक बॅटरी पॅक त्याच्या घटक पेशींमधील फरक स्वीकारून ऑप्टिमाइझ आणि नियंत्रित केला जाऊ शकतो.ओनोरी आणि सहकाऱ्यांनी त्यांच्या मॉडेलचा वापर आगामी वर्षांमध्ये बॅटरी व्यवस्थापन प्रणालीच्या विकासासाठी मार्गदर्शन करण्यासाठी केला जाईल अशी कल्पना केली आहे जी विद्यमान वाहन डिझाइनमध्ये सहजपणे तैनात केली जाऊ शकते.

केवळ इलेक्ट्रिक वाहनांचाच फायदा होतो असे नाही.अक्षरशः कोणताही अनुप्रयोग जो "बॅटरी पॅकवर खूप ताण देतो" नवीन परिणामांद्वारे सूचित केलेल्या चांगल्या व्यवस्थापनासाठी एक चांगला उमेदवार असू शकतो, ओनोरी म्हणाले.एक उदाहरण?इलेक्ट्रिक वर्टिकल टेकऑफ आणि लँडिंगसह ड्रोनसारखे विमान, ज्याला काहीवेळा eVTOL म्हटले जाते, जे काही उद्योजकांना एअर टॅक्सी म्हणून ऑपरेट करण्याची आणि पुढील दशकात इतर शहरी हवाई गतिशीलता सेवा प्रदान करण्याची अपेक्षा आहे.तरीही, रिचार्ज करण्यायोग्य लिथियम-आयन बॅटरीसाठी इतर अनुप्रयोग सूचित करतात, ज्यामध्ये सामान्य विमानचालन आणि नूतनीकरणक्षम ऊर्जेच्या मोठ्या प्रमाणात संचयन यांचा समावेश आहे.

"लिथियम-आयन बॅटरीने जगाला अनेक प्रकारे बदलले आहेत," ओनोरी म्हणाले."आम्ही या परिवर्तनीय तंत्रज्ञानातून आणि त्याच्या उत्तराधिकाऱ्यांमधून शक्य तितके मिळवणे महत्त्वाचे आहे."