Dh’fhaodadh dìomhaireachd beatha fhada bataraidhean ath-thagraidh a bhith na laighe ann an gabhail ri diofar. Tha modaladh ùr air mar a bhios ceallan lithium-ion ann am pasgan a’ crìonadh a’ sealltainn dòigh air cosgais a dhealbhadh a rèir comas gach cealla gus am bi bataraidhean EV comasach air barrachd chuairtean cosgais a làimhseachadh agus fàilligeadh a sheachnadh.

An rannsachadh, a chaidh fhoillseachadh air 5 Samhain ann anGnìomhan IEEE air Teicneòlas Siostaman Smachd, a’ sealltainn mar as urrainn caitheamh is deòir a lughdachadh le bhith a’ riaghladh gu gnìomhach na tha de shruth dealain a’ sruthadh gu gach cealla ann am pasgan, seach a bhith a’ lìbhrigeadh cosgais gu cothromach. Leigidh an dòigh-obrach gu h-èifeachdach le gach cealla a beatha as fheàrr – agus as fhaide – a bhith aca.

A rèir Simona Onori, ollamh aig Stanford agus ùghdar àrd-ìre an sgrùdaidh, tha na ciad atharrais a’ moladh gum faodadh bataraidhean air an riaghladh leis an teicneòlas ùr dèiligeadh ri co-dhiù 20% a bharrachd de chuairtean cosgais is sgaoilidh, eadhon le cosgais luath tric, a chuireas cuideam a bharrachd air a’ bhataraidh.

Tha a’ mhòr-chuid de na h-oidhirpean a rinneadh roimhe gus beatha bataraidh chàraichean dealain a leudachadh air a bhith ag amas air dealbhadh, stuthan agus saothrachadh cheallan singilte a leasachadh, stèidhichte air a’ bhun-bheachd, 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-fhoirfeachdan saothrachaidh agus leis gu bheil cuid de cheallan a’ crìonadh nas luaithe na cuid eile nuair a bhios iad fosgailte do chuideaman mar theas – nach fheum iad am pasgan gu lèir a thoirt sìos. Is e an iuchair ìrean cosgais a dhealbhadh a rèir comas sònraichte gach cealla gus casg a chuir air fàilligeadh.

“Mura tèid dèiligeadh riutha gu ceart, faodaidh neo-chunbhalachdan cealla-gu-cealla fad-beatha, slàinte agus sàbhailteachd pasgan bataraidh a chuir an cunnart agus fàilligeadh tràth sa phacaid bataraidh adhbhrachadh," thuirt Onori, a tha na ollamh-cuideachaidh ann an innleadaireachd saidheans lùtha aig Sgoil Seasmhachd Stanford Doerr. “Bidh an dòigh-obrach againn a’ co-ionannachadh an lùth anns gach cealla sa phacaid, a’ toirt a h-uile cealla chun staid cosgais mu dheireadh a tha iad ag amas air ann an dòigh chothromach agus a’ leasachadh fad-beatha a’ phacaid.”

Air a bhrosnachadh gus bataraidh millean mìle a thogail

Tha pàirt den bhrosnachadh airson an rannsachaidh ùir a’ dol air ais gu fios ann an 2020 le Tesla, a’ chompanaidh chàraichean dealain, mu obair air “bataraidh millean mìle.” Bhiodh seo na bhataraidh comasach air càr a chumhachdachadh airson 1 millean mìle no barrachd (le cosgais cunbhalach) mus ruig e a’ phuing far a bheil, mar a’ bhataraidh lithium-ion ann am fòn no laptop sean, bataraidh an EV a’ cumail ro bheag de chosgais airson a bhith ag obair.

Bhiodh bataraidh mar sin a’ mairsinn nas fhaide na barantas àbhaisteach luchd-dèanaidh chàraichean airson bataraidhean charbadan dealain de ochd bliadhna no 100,000 mìle. Ged a mhaireas pacaidean bataraidh nas fhaide na am barantas gu cunbhalach, dh’ fhaodadh misneachd luchd-cleachdaidh ann an carbadan dealain a bhith air a neartachadh nan tigeadh pacaidean bataraidh ùra nas teirce fhathast. Dh’ fhaodadh bataraidh a chumas cosgais fhathast às deidh mìltean de ath-luchdachadh an t-slighe a dhèanamh nas fhasa airson dealanachadh làraidhean fad-astar, agus airson gabhail ri siostaman ris an canar carbad-gu-griod, anns am biodh bataraidhean EV a’ stòradh agus a’ cur lùth ath-nuadhachail airson a’ ghriod cumhachd.

“Chaidh a mhìneachadh nas fhaide air adhart nach robh bun-bheachd bataraidh millean-mìle na cheimigeachd ùr idir, ach dìreach dòigh air a’ bhataraidh obrachadh le bhith gun a bhith ga dhèanamh a’ cleachdadh an raoin làn-chosgais,” thuirt Onori. Tha rannsachadh co-cheangailte air a bhith ag amas air ceallan lithium-ion singilte, nach caill comas cosgais cho luath ri pacaidean bataraidh làn mar as trice.

Air a bhrosnachadh le ùidh, cho-dhùin Onori agus dithis luchd-rannsachaidh san obair-lann aice – an sgoilear iar-dhotaireil Vahid Azimi agus an oileanach PhD Anirudh Allam – sgrùdadh a dhèanamh air mar a dh’ fhaodadh riaghladh innleachdach air seòrsachan bataraidhean a th’ ann mar-thà coileanadh agus beatha seirbheis pasgan bataraidh slàn a leasachadh, anns am faodadh ceudan no mìltean de cheallan a bhith.

Modail bataraidh àrd-dhìlseachd

Mar chiad cheum, chruthaich an luchd-rannsachaidh modail coimpiutair àrd-dhìlseachd de ghiùlan bataraidh a bha a’ riochdachadh gu ceart na h-atharrachaidhean fiosaigeach is ceimigeach a tha a’ tachairt taobh a-staigh bataraidh rè a beatha obrachaidh. Bidh cuid de na h-atharrachaidhean sin a’ nochdadh ann an cùis diogan no mionaidean - cuid eile thar mìosan no eadhon bliadhnaichean.

“Cho fad ’s as aithne dhuinn, chan eil sgrùdadh sam bith roimhe air an seòrsa modail bataraidh àrd-dhìlseachd, ioma-sgèile-ama a chruthaich sinn a chleachdadh," thuirt Onori, a tha na stiùiriche air Obair-lann Smachd Lùtha Stanford.

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 phàirt dheth. Tha Onori agus a cho-obraichean an dùil gun tèid am modail aca a chleachdadh gus stiùireadh a thoirt do leasachadh shiostaman riaghlaidh bataraidh 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 “chuireas cuideam mòr air a’ phacaid bataraidh” a bhith na thagraiche math airson riaghladh nas fheàrr air a stiùireadh leis na toraidhean ùra, thuirt Onori. Aon eisimpleir? Itealain coltach ri dròn le togail is tighinn air tìr dìreach dealain, ris an canar uaireannan eVTOL, a tha cuid de luchd-tionnsgain an dùil a ruitheas mar thacsaidhean adhair agus a bheir seachad seirbheisean gluasaid adhair bailteil eile thar an ath dheich bliadhna. Ach a dh’ aindeoin sin, tha tagraidhean eile airson bataraidhean lithium-ion ath-thagraidh a’ tàladh, a’ gabhail a-steach itealain choitcheann agus stòradh mòr-sgèile de lùth ath-nuadhachail.

“Tha bataraidhean lithium-ion air an saoghal atharrachadh ann an iomadh dòigh mu thràth," thuirt Onori. “Tha e cudromach gum faigh sinn a’ chuid as motha ’s as urrainn dhuinn às an teicneòlas cruth-atharrachail seo agus às na leanas a thig às.”