Is dòcha gu bheil an dìomhair mu bheatha fhada airson bataraidhean ath-thagraidh ann an eadar-dhealachadh.Tha modaladh ùr air mar a bhios ceallan lithium-ion ann am pasgan a’ dol sìos a’ sealltainn dòigh air cosgais a dhèanamh freagarrach do chomas gach cealla gus an urrainn dha bataraidhean EV barrachd chuairtean cosgais a làimhseachadh agus stad a chuir air fàilligeadh.

Tha an rannsachadh, a chaidh fhoillseachadh 5 Samhain ann anGnìomhan IEEE air teicneòlas siostaman smachd, a’ sealltainn mar as urrainn do riaghladh gnìomhach na tha de shruth dealain a’ sruthadh gu gach cealla ann am pasgan, an àite a bhith a’ lìbhrigeadh cosgais ann an èideadh, caitheamh is deòir a lughdachadh.Tha an dòigh-obrach gu h-èifeachdach a’ leigeil le gach cealla a bheatha as fheàrr - agus as fhaide - a chaitheamh.

A rèir àrd-ollamh Stanford agus àrd-ùghdar sgrùdaidh Simona Onori, tha samhlaidhean tùsail a ’moladh gum faodadh bataraidhean air an riaghladh leis an teicneòlas ùr co-dhiù 20% a bharrachd de chuairtean cosgais-sgaoilidh a làimhseachadh, eadhon le cosgais luath gu tric, a chuireas cuideam a bharrachd air a’ bhataraidh.

Tha a’ mhòr-chuid de dh’ oidhirpean roimhe seo gus beatha bataraidh càr dealain a leudachadh air fòcas a chuir air leasachadh dealbhadh, stuthan, agus saothrachadh cheallan singilte, stèidhichte air a’ bhunait, mar cheanglaichean ann an slabhraidh, nach eil pasgan bataraidh ach cho math ris a’ chill as laige aige.Tha an sgrùdadh ùr a’ tòiseachadh le tuigse, ged a tha ceanglaichean lag do-sheachanta - air sgàth neo-fhoirfeachd saothrachaidh agus leis gu bheil cuid de cheallan a’ dol sìos nas luaithe na cuid eile leis gu bheil iad fosgailte do chuideaman mar teas - chan fheum iad am pasgan gu lèir a thoirt sìos.Is e an iuchair ìrean cosgais a dhèanamh freagarrach do chomas sònraichte gach cealla gus stad a chuir air fàilligeadh.

“Mura tèid dèiligeadh gu ceart riutha, faodaidh ioma-ghnèithean cealla-gu-cealla cron a dhèanamh air fad-beatha, slàinte agus sàbhailteachd pacaid bataraidh agus adhbhrachadh mì-ghnàthachadh pacaid bataraidh tràth," thuirt Onori, a tha na àrd-ollamh cuideachaidh ann an innleadaireachd saidheans lùtha aig an Stanford Doerr. Sgoil Seasmhachd.“Tha an dòigh-obrach againn a’ co-ionannachd lùth anns gach cealla sa phasgan, a ’toirt a h-uile cealla chun na h-ìre cosgais deireannach ann an dòigh chothromach agus a’ leasachadh fad-beatha a ’phacaid."

Air a bhrosnachadh gus bataraidh millean mìle a thogail

Tha pàirt den spionnadh airson an rannsachadh ùr a’ leantainn air ais gu fios 2020 le Tesla, a’ chompanaidh chàraichean dealain, mu obair air “bataraidh millean mìle.”Is e bataraidh a bhiodh ann a bhiodh comasach air cumhachd a thoirt do chàr airson 1 millean mìle no barrachd (le cosgais cunbhalach) mus ruigeadh e an ìre far a bheil, mar am bataraidh lithium-ion ann an seann fhòn no laptop, a’ cumail ro bheag de chosgais airson a bhith obrachail. .

Bhiodh bataraidh mar seo nas àirde na barantas àbhaisteach luchd-dèanaidh chàraichean airson bataraidhean carbaid dealain ochd bliadhna no 100,000 mìle.Ged a bhios pacaidean bataraidh gu cunbhalach a’ dol thairis air a’ bharantas aca, dh’ fhaodadh misneachd luchd-cleachdaidh ann an carbadan dealain a bhith air a neartachadh nam biodh pacaidean bataraidh daor a’ fàs nas teirce fhathast.Dh’ fhaodadh bataraidh a chumas cosgais fhathast às deidh mìltean de ath-phàighidhean cuideachd an t-slighe airson dealanachadh làraidhean astar fada a lughdachadh, agus gabhail ri siostaman carbaid-gu-clèithe ris an canar, anns am biodh bataraidhean EV a’ stòradh agus a’ cur air falbh lùth ath-nuadhachail airson a’ ghriod chumhachd.

“Chaidh a mhìneachadh nas fhaide air adhart nach e ceimigeachd ùr a bh’ ann am bun-bheachd bataraidh millean mìle, ach dìreach dòigh air a ’bhataraidh obrachadh le bhith gun a bhith ga thoirt gu feum an raon cosgais iomlan,” thuirt Onori.Tha rannsachadh co-cheangailte air fòcas a chuir air ceallan lithium-ion singilte, nach àbhaist a bhith a’ call comas cosgais cho luath ‘s a bhios pacaidean bataraidh iomlan.

Cho-dhùin Onori agus dithis neach-rannsachaidh san obair-lann aice - sgoilear iar-dhotaireil Vahid Azimi agus oileanach PhD Anirudh Allam - sgrùdadh a dhèanamh air mar a dh’ fhaodadh riaghladh innleachdach air na seòrsaichean bataraidh a th ’ann mar-thà coileanadh agus beatha seirbheis làn phasgan bataraidh a leasachadh, anns am faodadh ceudan no mìltean de cheallan a bhith ann. .

Modail bataraidh àrd-dhìleas

Mar chiad cheum, chruthaich an luchd-rannsachaidh modal coimpiutair àrd-dhìleas de ghiùlan bataraidh a bha a’ riochdachadh gu ceart na h-atharrachaidhean fiosaigeach is ceimigeach a tha a’ tachairt am broinn bataraidh rè a bheatha obrachaidh.Bidh cuid de na h-atharrachaidhean sin a’ nochdadh ann am beagan dhiog no mionaidean – cuid eile thar mhìosan no eadhon bliadhnaichean.

“Cho fad’ s as aithne dhuinn, cha do chleachd sgrùdadh sam bith roimhe an seòrsa modal bataraidh àrd-dhìleas, ioma-ùine a chruthaich sinn, ”thuirt Onori, a tha na stiùiriche air an Stanford Energy Control Lab.

Mhol ruith atharrais leis a’ mhodail gum faodar pasgan bataraidh ùr-nodha a bharrachadh agus a smachdachadh le bhith a’ gabhail ri eadar-dhealachaidhean am measg nan ceallan a tha na lùib.Tha Onori agus co-oibrichean an dùil am modail aca a chleachdadh gus leasachadh siostaman riaghlaidh bataraidh a stiùireadh anns na bliadhnaichean ri teachd a ghabhas cleachdadh gu furasta ann an dealbhadh charbadan a th’ ann mar-thà.

Chan e dìreach carbadan dealain a gheibh buannachd.Dh’ fhaodadh cha mhòr tagradh sam bith a tha “a’ cur cuideam mòr air a ’phasgan bataraidh” a bhith na thagraiche math airson riaghladh nas fheàrr le fios bho na toraidhean ùra, thuirt Onori.Aon eisimpleir?Plèanaichean coltach ri drone le toirt air falbh dealain dìreach agus tighinn air tìr, ris an canar uaireannan eVTOL, a tha cuid de luchd-tionnsgain an dùil a bhith ag obair mar tacsaidhean adhair agus a’ toirt seachad seirbheisean gluasaid adhair bailteil eile thairis air na deich bliadhna a tha romhainn.Ach, tha tagraidhean eile airson bataraidhean lithium-ion ath-thagraidh a’ tighinn am bàrr, a’ toirt a-steach itealain coitcheann agus stòradh mòr de lùth ath-nuadhachail.

“Tha bataraidhean lithium-ion mar-thà air an saoghal atharrachadh ann an uimhir de dhòighean,” thuirt Onori.“Tha e cudromach gum faigh sinn nas urrainn dhuinn a-mach às an teicneòlas cruth-atharrachail seo agus an fheadhainn a thig às a dhèidh.”