Как да удължите живота на батерията в електромобила: ефективен трик

Минимално усилие, максимален резултат: американски учени откриха как животът на батериите за електрически автомобили може да бъде увеличен с 50 процента!

Съвсем лека малка модификация в производствения процес на батериите за електромобили е достатъчна, за да увеличи значително експлоатационния им цикъл. Това е резултатът от изследователски проект на реномирания Станфордски университет в американския щат Калифорния. С помощта на изкуствен интелект учените от SLAC Battery Center успяват да оптимизират производствения процес при литиево-йонните батерии.

Без промени в структурата на батерията

Интересното е, че в случая не става дума за поредната „батерия чудо“: защото няма никакви промени по структурата на клетъчната химия, самите клетки, батерия като цяло или дори производствения процес. Засегната е само последната стъпка в производството – това е първото зареждане на готовата батерия, наричано още „формоване“. Досега обичайна практика беше то да се извършва при ниско напрежение.

Високото напрежение „деактивира“ литиевите йони

В изследователския проект на института в Калифорния това първо зареждане е извършено под високо напрежение – но не се съобщава колко точно. Във всеки случай това увеличавало живота на новата батерия с 50 процента, установяват учените. И така батерия, проектирана за 2000 цикъла на зареждане, успявала да издържи 3000.

Как работи процесът

Положителният електрод на нова батерия е пълен с литий на 100 процента. Всеки път, когато батерията преминава през цикъл на заряд и разряд, част от този литий се деактивира – и това причинява стареенето на батерията. Обратно, минимизирането на тези загуби удължава живота на батерията. Сега изследователите са открили, че литиевите йони се деактивират също и при първо зареждане под високо напрежение. Но това отваряло допълнително пространство в положителния електрод, където могат да се съхраняват повече заредени йони от отрицателния електрод – и така се вдига ефективността при зареждане и разреждане.

Специалното зареждане отваря свободно пространство върху електрода

„Отстраняването на повече литиеви йони е малко като загребването на вода от пълна кофа, преди да тръгнете да я носите“, казва участникът в проекта Шао Чуи. „Допълнително освободеното пространство в кофата намалява количеството вода, което би се разплискало и загубило по пътя.“ По същия начин, казва Чуи, деактивирането на по-голям брой литиеви йони при първото зареждане създава свободно пространство в положителния електрод, което му позволява да извършва йонен обмен по-ефективно на по-късен етап. Това подобрява ефективността на батерията в дългосрочен план.

Тест и резултати

Ефектът от формоването под високо напрежение е тестван върху 186 батерии. Машинното обучение позволява да бъдат установени промените в електродите. За обект на изследването са ползвани т.нар. Coffee-Bag клетки – направени от самите учени.

По-висока ефективност благодарение на по-бързо производство на батерии

Допълнителен положителен ефект е, че бързото формоване пести време. Вместо обичайните десет часа, първото зареждане отнема само 20 минути, което прави процеса на зареждане с до 30 пъти по-бърз. „Решихме сериозен проблем, с който производителите на батерии се сблъскват“, казва ръководителят на проекта Уил Чуе, обобщавайки резултатите от научната дейност.

В бъдеще, благодарение на новите познания батериите биха могли да станат по-малки и по-леки, което от своя страна вдига пробега при електромобилите и намалява разходите за тях. „Изводите от проекта са безценни за производителите на батерии, които искат да рационализират своите производствени процеси и да подобрят продуктите си“, заключават учените. В допълнение към екипа на Станфорд са включени и учени от Масачузетския технологичен институт (MIT), Изследователския институт на Toyota (TRI) и Университета Вашингтон.

Последвайте Myve в Google Новини за още актуални публикации!