Οι μπαταρίες των ηλεκτρικών οχημάτων που υπόκεινται στη φυσιολογική χρήση από τους οδηγούς του πραγματικού κόσμου, όπως η βαριά κυκλοφορία, τα μακρά ταξίδια σε αυτοκινητόδρομο, τα σύντομα ταξίδια στην πόλη,και κυρίως να είναι παρκαρισμένα ̇ θα μπορούσε να διαρκέσει περίπου ένα τρίτο περισσότερο από ό, τι οι ερευνητές έχουν γενικά προβλέψει, σύμφωνα με μια νέα μελέτη από επιστήμονες που εργάζονται στο SLAC-Stanford Battery Center,ένα κοινό κέντρο μεταξύ του Precourt Institute for Energy του Πανεπιστημίου του Stanford και του Εθνικού Εργαστηρίου Επιταχυντή SLACΑυτό υποδηλώνει ότι ο ιδιοκτήτης ενός τυπικού ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να μην χρειαστεί να αντικαταστήσει το ακριβό πακέτο μπαταριών ή να αγοράσει ένα νέο αυτοκίνητο για αρκετά επιπλέον χρόνια.

Σχεδόν πάντα, οι επιστήμονες και οι μηχανικοί των μπαταριών έχουν δοκιμάσει τη διάρκεια κύκλου ζωής των νέων σχεδίων μπαταριών σε εργαστήρια χρησιμοποιώντας σταθερό ρυθμό εκφόρτισης και κατόπιν επαναφόρτισης.Επαναλαμβάνουν αυτόν τον κύκλο γρήγορα πολλές φορές για να μάθουν γρήγορα αν ένα νέο σχέδιο είναι καλό ή όχι για το προσδόκιμο ζωής, ανάμεσα σε άλλες ποιότητες.

Αυτός δεν είναι ένας καλός τρόπος για να προβλέψουμε το προσδόκιμο ζωής των μπαταριών EV, ειδικά για τους ανθρώπους που κατέχουν EV για καθημερινή μετακίνηση, σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 9 Δεκεμβρίου στο Nature Energy.Ενώ οι τιμές των μπαταριών έχουν πέσει κατά 90% τα τελευταία 15 χρόνιαΈτσι, οι σημερινοί και οι μελλοντικοί επιβάτες ηλεκτρικών οχημάτων μπορεί να χαρούν να μάθουν ότι τους περιμένουν πολλά επιπλέον μίλια.

"Δεν δοκιμάζουμε τις μπαταρίες EV με τον σωστό τρόπο", δήλωσε η Simona Onori, ανώτερη συγγραφέας και αναπληρωτής καθηγήτρια επιστήμης και μηχανικής ενέργειας στη Σχολή Βιωσιμότητας Stanford Doerr.Προς έκπληξή μας, πραγματική οδήγηση με συχνή επιτάχυνση, φρένο που φορτίζει τις μπαταρίες λίγο, σταματώντας να εμφανιστεί σε ένα κατάστημα, και αφήνοντας τις μπαταρίες να ξεκουραστούν για ώρες κάθε φορά,Βοηθά τις μπαταρίες να διαρκέσουν περισσότερο από ό, τι νομίζαμε με βάση τις εργαστηριακές δοκιμές.. ̇

Μια ευχάριστη έκπληξη.

Οι ερευνητές σχεδίασαν τέσσερις τύπους προφίλ εκφόρτισης EV, από την τυποποιημένη σταθερή εκφόρτιση έως τη δυναμική εκφόρτιση με βάση πραγματικά δεδομένα οδήγησης.Η ερευνητική ομάδα εξέτασε 92 εμπορικές μπαταρίες ιόντων λιθίου για περισσότερο από δύο χρόνια σε όλα τα προφίλ εκφόρτισηςΤελικά, όσο πιο ρεαλιστικά αντανακλούσαν τα προφίλ την πραγματική συμπεριφορά οδήγησης, τόσο μεγαλύτερο ήταν το προσδόκιμο ζωής των ηλεκτρικών οχημάτων.

Αρκετοί παράγοντες συμβάλλουν στην απρόσμενη μακροζωία, διαπιστώνει η μελέτη.Ένας αλγόριθμος μηχανικής μάθησης εκπαιδευμένος σε όλα τα δεδομένα που συγκέντρωσε η ομάδα βοήθησε να διακρίνει τις επιπτώσεις των δυναμικών προφίλ εκκένωσης στην υποβάθμιση της μπαταρίας.

Για παράδειγμα, η μελέτη έδειξε συσχέτιση μεταξύ απότομων, σύντομων επιταχυνσεων EV και πιο αργής υποβάθμισης.συμπεριλαμβανομένης της ομάδας αυτής της μελέτηςΤο να πιέζεις το πεντάλ με το πόδι σου δεν επιταχύνει την γήρανση. Αντιθέτως, το επιβραδύνει, εξήγησε ο Alexis Geslin.ένας από τους τρεις κύριους συγγραφείς της μελέτης και φοιτητής διδακτορικής στην επιστήμη των υλικών και τη μηχανική και στην επιστήμη των υπολογιστών στη Σχολή Μηχανικών του Stanford.

Δύο τρόποι γήρανσης

Η ερευνητική ομάδα έψαξε επίσης για διαφορές στην γήρανση της μπαταρίας λόγω πολλών κύκλων φόρτισης-αφόρτισης έναντι της γήρανσης της μπαταρίας που έρχεται απλά με το χρόνο.Οι μπαταρίες σας στο σπίτι που έχουν μείνει άχρηστες σε ένα συρτάρι για χρόνια δεν θα λειτουργούν τόσο καλά όσο όταν τις αγοράσατε, αν λειτουργούν καθόλου.

¢Εμείς οι μηχανικοί μπαταριών έχουμε υποθέσει ότι η γήρανση του κύκλου είναι πολύ πιο σημαντική από την γήρανση που προκαλείται από το χρόνο.Αυτό ισχύει κυρίως για τα εμπορικά ηλεκτρικά οχήματα όπως λεωφορεία και φορτηγά διανομής που σχεδόν πάντα είτε χρησιμοποιούνται είτε επαναφορτίζονται.Για τους καταναλωτές που χρησιμοποιούν τα ηλεκτρικά τους οχήματα για να πάνε στη δουλειά, να πάρουν τα παιδιά τους, να πάνε στο παντοπωλείο, αλλά κυρίως χωρίς να τα χρησιμοποιούν ή να τα φορτίζουν,Ο χρόνος γίνεται η κυρίαρχη αιτία γήρανσης από το ποδήλατο. ̇

Η μελέτη εντοπίζει ένα μέσο ποσοστό εκκένωσης για την εξισορρόπηση του χρόνου γήρανσης και του κύκλου γήρανσης, τουλάχιστον για την εμπορική μπαταρία που δοκιμάστηκαν.ότι το παράθυρο είναι στην περιοχή της ρεαλιστικής οδήγησης EV καταναλωτήΟι κατασκευαστές αυτοκινήτων θα μπορούσαν να ενημερώσουν το λογισμικό διαχείρισης μπαταρίας EV για να επωφεληθούν από τα νέα ευρήματα και να μεγιστοποιήσουν τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας υπό πραγματικές συνθήκες.

Κοιτάζοντας μπροστά

“Προχωρώντας προς τα εμπρός, η αξιολόγηση νέων χημικών συσσωρευτών και σχεδίων με ρεαλιστικά προφίλ ζήτησης θα είναι πραγματικά σημαντική,” δήλωσε ο μεταδιδακτορικός επιστήμονας ενέργειας και μηχανικής Le Xu.¢ Οι ερευνητές μπορούν τώρα να επανεξετάσουν τους υποτιθέμενους μηχανισμούς γήρανσης στη χημικήΤο πρόγραμμα αυτό θα διευκολύνει την ανάπτυξη προηγμένων αλγορίθμων ελέγχου που βελτιστοποιούν τη χρήση των υφιστάμενων εμπορικών αρχιτεκτονικών μπαταριών.

Οι ερευνητές και οι μηχανικοί θα μπορούσαν να εφαρμόσουν τις αρχές σε άλλες εφαρμογές αποθήκευσης ενέργειας.καθώς και σε άλλα υλικά και συσκευές στις φυσικές επιστήμες στις οποίες η γήρανση είναι κρίσιμη, όπως πλαστικά, γυαλιά, ηλιακά κύτταρα, και μερικά βιοϋλικά που χρησιμοποιούνται στα εμφυτεύματα.

Η εργασία αυτή υπογραμμίζει τη δύναμη της ενσωμάτωσης πολλαπλών πεδίων εμπειρογνωμοσύνης από την επιστήμη των υλικών, τον έλεγχο και τη μοντελοποίηση έως τη μηχανική μάθηση για την προώθηση της καινοτομίας, δήλωσε ο Onori.

Ανατυπωμένο από την Έκθεση του Στάνφορντ