റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികളുടെ ദീർഘായുസ്സിൻ്റെ രഹസ്യം വ്യത്യാസത്തിൻ്റെ ആലിംഗനത്തിലായിരിക്കാം.ഒരു പായ്ക്കിലെ ലിഥിയം-അയൺ സെല്ലുകൾ എങ്ങനെ ഡീഗ്രേഡ് ചെയ്യുന്നു എന്നതിൻ്റെ പുതിയ മോഡലിംഗ് ഓരോ സെല്ലിൻ്റെയും കപ്പാസിറ്റിക്ക് അനുയോജ്യമായ ചാർജിംഗ് ഒരു വഴി കാണിക്കുന്നു, അതിനാൽ EV ബാറ്ററികൾക്ക് കൂടുതൽ ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യാനും പരാജയം ഒഴിവാക്കാനും കഴിയും.

ഗവേഷണം, നവംബർ 5-ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ചുകൺട്രോൾ സിസ്റ്റംസ് ടെക്നോളജിയിലെ IEEE ഇടപാടുകൾ, ഒരു പായ്ക്കിലെ ഓരോ സെല്ലിലേക്കും പ്രവഹിക്കുന്ന വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിൻ്റെ അളവ് ഏകീകൃതമായി വിതരണം ചെയ്യുന്നതിനുപകരം, എത്രത്തോളം സജീവമായി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത്, തേയ്മാനം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് കാണിക്കുന്നു.സമീപനം ഫലപ്രദമായി ഓരോ സെല്ലിനും അതിൻ്റെ ഏറ്റവും മികച്ചതും ദൈർഘ്യമേറിയതുമായ ജീവിതം നയിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു.

സ്റ്റാൻഫോർഡ് പ്രൊഫസറും മുതിർന്ന പഠന രചയിതാവുമായ സിമോണ ഒനോറിയുടെ അഭിപ്രായത്തിൽ, പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് നിയന്ത്രിക്കുന്ന ബാറ്ററികൾക്ക് കുറഞ്ഞത് 20% കൂടുതൽ ചാർജ്-ഡിസ്ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയുമെന്ന് പ്രാരംഭ സിമുലേഷനുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇടയ്ക്കിടെയുള്ള ഫാസ്റ്റ് ചാർജിംഗിൽ പോലും, ഇത് ബാറ്ററിയിൽ അധിക സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തുന്നു.

ഇലക്ട്രിക് കാർ ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മുൻകാല ശ്രമങ്ങൾ, ഒരു ശൃംഖലയിലെ ലിങ്കുകൾ പോലെ, ഒരു ബാറ്ററി പായ്ക്ക് അതിൻ്റെ ഏറ്റവും ദുർബലമായ സെല്ലിൻ്റെ അത്രയും മികച്ചതാണെന്ന ധാരണയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, സിംഗിൾ സെല്ലുകളുടെ രൂപകൽപ്പന, മെറ്റീരിയലുകൾ, നിർമ്മാണം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലാണ് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചത്.ബലഹീനമായ ലിങ്കുകൾ അനിവാര്യമാണെങ്കിലും - നിർമ്മാണത്തിലെ അപാകതകൾ കാരണം, ചില കോശങ്ങൾ ചൂട് പോലുള്ള സമ്മർദ്ദങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുമ്പോൾ മറ്റുള്ളവയേക്കാൾ വേഗത്തിൽ നശിക്കുന്നതിനാൽ - അവയ്ക്ക് മുഴുവൻ പാക്കും കുറയ്ക്കേണ്ടതില്ല എന്ന ധാരണയോടെയാണ് പുതിയ പഠനം ആരംഭിക്കുന്നത്.പരാജയം തടയുന്നതിന് ഓരോ സെല്ലിൻ്റെയും അതുല്യമായ ശേഷിക്ക് അനുസൃതമായി ചാർജിംഗ് നിരക്കുകൾ ക്രമീകരിക്കുക എന്നതാണ് പ്രധാനം.

"ശരിയായി കൈകാര്യം ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ, സെൽ-ടു-സെൽ വൈവിധ്യങ്ങൾക്ക് ബാറ്ററി പാക്കിൻ്റെ ദീർഘായുസ്സ്, ആരോഗ്യം, സുരക്ഷ എന്നിവയിൽ വിട്ടുവീഴ്ച ചെയ്യാനും ബാറ്ററി പായ്ക്ക് നേരത്തെയുള്ള തകരാർ ഉണ്ടാക്കാനും കഴിയും," സ്റ്റാൻഫോർഡ് ഡോററിലെ എനർജി സയൻസ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് അസിസ്റ്റൻ്റ് പ്രൊഫസറായ ഒനോറി പറഞ്ഞു. സുസ്ഥിരതയുടെ സ്കൂൾ."ഞങ്ങളുടെ സമീപനം പായ്ക്കിലെ ഓരോ സെല്ലിലെയും ഊർജ്ജത്തെ തുല്യമാക്കുന്നു, എല്ലാ സെല്ലുകളും സമതുലിതമായ രീതിയിൽ ചാർജിൻ്റെ അവസാന ടാർഗെറ്റുചെയ്‌ത അവസ്ഥയിലേക്ക് കൊണ്ടുവരികയും പാക്കിൻ്റെ ദീർഘായുസ്സ് മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നു."

ഒരു ദശലക്ഷം മൈൽ ബാറ്ററി നിർമ്മിക്കാൻ പ്രചോദനം

പുതിയ ഗവേഷണത്തിനുള്ള പ്രേരണയുടെ ഒരു ഭാഗം ഇലക്ട്രിക് കാർ കമ്പനിയായ ടെസ്‌ലയുടെ 2020-ലെ ഒരു "മില്യൺ മൈൽ ബാറ്ററി" യുടെ പ്രഖ്യാപനത്തിൽ നിന്നാണ്.ഒരു പഴയ ഫോണിലോ ലാപ്‌ടോപ്പിലോ ഉള്ള ലിഥിയം അയൺ ബാറ്ററി പോലെ, EV യുടെ ബാറ്ററി പ്രവർത്തനക്ഷമമാക്കാൻ വളരെ കുറച്ച് ചാർജ് ഉള്ളിടത്ത് എത്തുന്നതിന് മുമ്പ് 1 ദശലക്ഷം മൈലോ അതിൽ കൂടുതലോ (സാധാരണ ചാർജ്ജിംഗ് ഉള്ളത്) ഒരു കാറിനെ പവർ ചെയ്യാൻ കഴിവുള്ള ബാറ്ററിയായിരിക്കും ഇത്. .

അത്തരം ബാറ്ററി എട്ട് വർഷം അല്ലെങ്കിൽ 100,000 മൈൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹന ബാറ്ററികൾക്കുള്ള വാഹന നിർമ്മാതാക്കളുടെ സാധാരണ വാറൻ്റി കവിയുന്നു.ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ അവയുടെ വാറൻ്റി സ്ഥിരമായി മറികടക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വിലകൂടിയ ബാറ്ററി പായ്ക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കുന്നത് അപൂർവമായാൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലുള്ള ഉപഭോക്തൃ ആത്മവിശ്വാസം വർധിപ്പിക്കാൻ കഴിയും.ആയിരക്കണക്കിന് റീചാർജുകൾക്ക് ശേഷവും ചാർജ് നിലനിർത്താൻ കഴിയുന്ന ബാറ്ററിക്ക് ദീർഘദൂര ട്രക്കുകളുടെ വൈദ്യുതീകരണത്തിനും വാഹന-ടു-ഗ്രിഡ് സംവിധാനങ്ങൾ എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നവയും സ്വീകരിക്കാനും കഴിയും, അതിൽ EV ബാറ്ററികൾ പുനരുപയോഗ ഊർജം സംഭരിച്ച് അയയ്‌ക്കും. വൈദ്യുതി ഗ്രിഡ്.

"ദശലക്ഷക്കണക്കിന് മൈൽ ബാറ്ററി ആശയം യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു പുതിയ രസതന്ത്രമല്ലെന്നും, പൂർണ്ണ ചാർജ് റേഞ്ച് ഉപയോഗിക്കാതെ ബാറ്ററി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു മാർഗ്ഗം മാത്രമാണെന്നും പിന്നീട് വിശദീകരിച്ചു," ഒനോറി പറഞ്ഞു.അനുബന്ധ ഗവേഷണങ്ങൾ ഒറ്റ ലിഥിയം-അയൺ സെല്ലുകളെ കേന്ദ്രീകരിച്ചു, സാധാരണയായി പൂർണ്ണ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ പോലെ ചാർജ് കപ്പാസിറ്റി നഷ്ടപ്പെടുന്നില്ല.

കൗതുകത്തോടെ, ഒനോരിയും അവളുടെ ലാബിലെ രണ്ട് ഗവേഷകരും - പോസ്റ്റ്ഡോക്‌ടറൽ പണ്ഡിതനായ വാഹിദ് അസിമിയും പിഎച്ച്‌ഡി വിദ്യാർത്ഥി അനിരുദ്ധ് അല്ലമും - നിലവിലുള്ള ബാറ്ററി തരങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്ത മാനേജ്‌മെൻ്റ് എങ്ങനെ നൂറോ ആയിരക്കണക്കിനോ സെല്ലുകൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഒരു പൂർണ്ണ ബാറ്ററി പാക്കിൻ്റെ പ്രകടനവും സേവന ജീവിതവും മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് അന്വേഷിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു. .

ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള ബാറ്ററി മോഡൽ

ആദ്യ പടിയായി, ഗവേഷകർ ബാറ്ററി സ്വഭാവത്തിൻ്റെ ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള കമ്പ്യൂട്ടർ മോഡൽ രൂപകല്പന ചെയ്‌തു, അത് അതിൻ്റെ പ്രവർത്തന കാലയളവിൽ ബാറ്ററിക്കുള്ളിൽ സംഭവിക്കുന്ന ഭൗതികവും രാസപരവുമായ മാറ്റങ്ങളെ കൃത്യമായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു.ഈ മാറ്റങ്ങളിൽ ചിലത് നിമിഷങ്ങൾക്കകം അല്ലെങ്കിൽ മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിൽ സംഭവിക്കുന്നു - മറ്റുള്ളവ മാസങ്ങൾ അല്ലെങ്കിൽ വർഷങ്ങൾ പോലും.

"ഞങ്ങളുടെ അറിവിൽ, ഞങ്ങൾ സൃഷ്ടിച്ച ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള, മൾട്ടി-ടൈം സ്‌കെയിൽ ബാറ്ററി മോഡൽ മുൻ പഠനങ്ങളൊന്നും ഉപയോഗിച്ചിട്ടില്ല," സ്റ്റാൻഫോർഡ് എനർജി കൺട്രോൾ ലാബിൻ്റെ ഡയറക്ടറായ ഒനോറി പറഞ്ഞു.

മോഡൽ ഉപയോഗിച്ചുള്ള സിമുലേഷനുകൾ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുന്നത്, ഒരു ആധുനിക ബാറ്ററി പായ്ക്ക് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാനും അതിൻ്റെ ഘടക സെല്ലുകൾക്കിടയിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉൾക്കൊണ്ട് നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയുമെന്ന് നിർദ്ദേശിച്ചു.നിലവിലുള്ള വാഹന ഡിസൈനുകളിൽ എളുപ്പത്തിൽ വിന്യസിക്കാൻ കഴിയുന്ന ബാറ്ററി മാനേജ്മെൻ്റ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ വികസനത്തിന് വഴികാട്ടിയായി വരും വർഷങ്ങളിൽ തങ്ങളുടെ മാതൃക ഉപയോഗിക്കുമെന്ന് ഒനോരിയും സഹപ്രവർത്തകരും വിഭാവനം ചെയ്യുന്നു.

ഇലക്‌ട്രിക് വാഹനങ്ങൾ മാത്രമല്ല പ്രയോജനം ലഭിക്കുക.ഫലത്തിൽ "ബാറ്ററി പാക്കിനെ വളരെയധികം ഊന്നിപ്പറയുന്ന" ഏതൊരു ആപ്ലിക്കേഷനും പുതിയ ഫലങ്ങൾ നൽകുന്ന മികച്ച മാനേജ്മെൻ്റിനുള്ള ഒരു നല്ല സ്ഥാനാർത്ഥിയായിരിക്കാം, ഒനോറി പറഞ്ഞു.ഒരു ഉദാഹരണം?വൈദ്യുത ലംബമായ ടേക്ക്ഓഫും ലാൻഡിംഗും ഉള്ള ഡ്രോൺ പോലെയുള്ള വിമാനം, ചിലപ്പോൾ eVTOL എന്നും വിളിക്കപ്പെടുന്നു, ചില സംരംഭകർ എയർ ടാക്സികളായി പ്രവർത്തിക്കുമെന്നും അടുത്ത ദശകത്തിൽ മറ്റ് നഗര എയർ മൊബിലിറ്റി സേവനങ്ങൾ നൽകുമെന്നും പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.എന്നിരുന്നാലും, റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ, പൊതുവായ വ്യോമയാനവും പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജത്തിൻ്റെ വലിയ തോതിലുള്ള സംഭരണവും ഉൾപ്പെടെ.

"ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ ഇതിനകം തന്നെ ലോകത്തെ പല തരത്തിൽ മാറ്റിമറിച്ചിട്ടുണ്ട്," ഒനോറി പറഞ്ഞു."ഈ പരിവർത്തന സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ നിന്നും വരാനിരിക്കുന്ന അതിൻ്റെ പിൻഗാമികളിൽ നിന്നും നമുക്ക് കഴിയുന്നത്രയും ലഭിക്കുന്നത് പ്രധാനമാണ്."