റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററികളുടെ ദീർഘായുസ്സിന്റെ രഹസ്യം വ്യത്യാസങ്ങളെ സ്വീകരിക്കുന്നതിലായിരിക്കാം. ഒരു പായ്ക്കിലെ ലിഥിയം-അയൺ സെല്ലുകൾ എങ്ങനെ ഡീഗ്രേഡ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നതിന്റെ പുതിയ മോഡലിംഗ്, ഓരോ സെല്ലിന്റെയും ശേഷിക്ക് അനുസരിച്ച് ചാർജിംഗ് ക്രമീകരിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മാർഗം കാണിക്കുന്നു, അതുവഴി ഇലക്ട്രിക് ബാറ്ററികൾക്ക് കൂടുതൽ ചാർജ് സൈക്കിളുകൾ കൈകാര്യം ചെയ്യാനും പരാജയം ഒഴിവാക്കാനും കഴിയും.

നവംബർ 5-ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ഗവേഷണംനിയന്ത്രണ സംവിധാന സാങ്കേതികവിദ്യയിലെ IEEE ഇടപാടുകൾ, ഒരു പായ്ക്കിലെ ഓരോ സെല്ലിലേക്കും ഒഴുകുന്ന വൈദ്യുത പ്രവാഹത്തിന്റെ അളവ് എങ്ങനെ സജീവമായി കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, ചാർജ് ഏകതാനമായി നൽകുന്നതിനുപകരം, തേയ്മാനം കുറയ്ക്കാനാകുമെന്ന് കാണിക്കുന്നു. ഈ സമീപനം ഓരോ സെല്ലിനും അതിന്റെ ഏറ്റവും മികച്ചതും ഏറ്റവും ദൈർഘ്യമേറിയതുമായ ജീവിതം നയിക്കാൻ ഫലപ്രദമായി അനുവദിക്കുന്നു.

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

ഇലക്ട്രിക് കാർ ബാറ്ററിയുടെ ആയുസ്സ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള മുൻകാല ശ്രമങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗവും സിംഗിൾ സെല്ലുകളുടെ രൂപകൽപ്പന, വസ്തുക്കൾ, നിർമ്മാണം എന്നിവ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലാണ് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരുന്നത്, ഒരു ശൃംഖലയിലെ ലിങ്കുകൾ പോലെ, ഒരു ബാറ്ററി പായ്ക്ക് അതിന്റെ ഏറ്റവും ദുർബലമായ സെല്ലിന് തുല്യമാണ് എന്ന തത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി. നിർമ്മാണത്തിലെ അപൂർണ്ണതകൾ മൂലവും ചില സെല്ലുകൾ ചൂട് പോലുള്ള സമ്മർദ്ദങ്ങൾക്ക് വിധേയമാകുമ്പോൾ മറ്റുള്ളവയേക്കാൾ വേഗത്തിൽ നശിക്കുന്നതിനാലും ദുർബലമായ ലിങ്കുകൾ അനിവാര്യമാണെങ്കിലും, മുഴുവൻ പായ്ക്കും കുറയ്ക്കേണ്ടതില്ല എന്ന ധാരണയോടെയാണ് പുതിയ പഠനം ആരംഭിക്കുന്നത്. പരാജയം ഒഴിവാക്കാൻ ഓരോ സെല്ലിന്റെയും അതുല്യമായ ശേഷിക്ക് അനുസൃതമായി ചാർജിംഗ് നിരക്കുകൾ ക്രമീകരിക്കുക എന്നതാണ് പ്രധാനം.

"ശരിയായി കൈകാര്യം ചെയ്തില്ലെങ്കിൽ, സെൽ-ടു-സെൽ വൈവിധ്യങ്ങൾ ബാറ്ററി പായ്ക്കിന്റെ ദീർഘായുസ്സ്, ആരോഗ്യം, സുരക്ഷ എന്നിവയെ ബാധിക്കുകയും ബാറ്ററി പായ്ക്ക് നേരത്തെയുള്ള തകരാറിന് കാരണമാവുകയും ചെയ്യും," സ്റ്റാൻഫോർഡ് ഡോർ സ്കൂൾ ഓഫ് സസ്റ്റൈനബിലിറ്റിയിലെ എനർജി സയൻസ് എഞ്ചിനീയറിംഗ് അസിസ്റ്റന്റ് പ്രൊഫസറായ ഒനോറി പറഞ്ഞു. "ഞങ്ങളുടെ സമീപനം പാക്കിലെ ഓരോ സെല്ലിലെയും ഊർജ്ജത്തെ തുല്യമാക്കുന്നു, എല്ലാ കോശങ്ങളെയും സന്തുലിതമായ രീതിയിൽ അന്തിമ ലക്ഷ്യ ചാർജ് അവസ്ഥയിലേക്ക് കൊണ്ടുവരുന്നു, പാക്കിന്റെ ദീർഘായുസ്സ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു."

ഒരു ദശലക്ഷം മൈൽ ബാറ്ററി നിർമ്മിക്കാൻ പ്രചോദനം

2020-ൽ ഇലക്ട്രിക് കാർ കമ്പനിയായ ടെസ്‌ല "ദശലക്ഷം മൈൽ ബാറ്ററി"യിൽ പ്രവർത്തിക്കുമെന്ന് പ്രഖ്യാപിച്ചതാണ് പുതിയ ഗവേഷണത്തിനുള്ള പ്രേരണയുടെ ഒരു ഭാഗം. ഒരു പഴയ ഫോണിലോ ലാപ്‌ടോപ്പിലോ ഉള്ള ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററി പോലെ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനത്തിന്റെ ബാറ്ററി വളരെ കുറച്ച് ചാർജ് മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂ എന്ന അവസ്ഥയിലെത്തുന്നതിനുമുമ്പ്, ഒരു കാറിന് 1 ദശലക്ഷം മൈലോ അതിൽ കൂടുതലോ (പതിവ് ചാർജിംഗ് ഉപയോഗിച്ച്) പവർ നൽകാൻ കഴിവുള്ള ബാറ്ററിയാണിത്.

ഇലക്ട്രിക് വാഹന ബാറ്ററികൾക്കുള്ള എട്ട് വർഷത്തെയോ 100,000 മൈലുകളുടെയോ വാറന്റി വാഹന നിർമ്മാതാക്കളുടെ വാറണ്ടിയെക്കാൾ കൂടുതലായിരിക്കും അത്തരമൊരു ബാറ്ററി. ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ പതിവായി വാറന്റി കവിയുന്നുണ്ടെങ്കിലും, വിലകൂടിയ ബാറ്ററി പായ്ക്ക് മാറ്റിസ്ഥാപിക്കലുകൾ ഇപ്പോഴും അപൂർവമായാൽ ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളിലുള്ള ഉപഭോക്തൃ ആത്മവിശ്വാസം ശക്തിപ്പെടുത്താൻ കഴിയും. ആയിരക്കണക്കിന് റീചാർജുകൾക്ക് ശേഷവും ചാർജ് നിലനിർത്താൻ കഴിയുന്ന ഒരു ബാറ്ററി ദീർഘദൂര ട്രക്കുകളുടെ വൈദ്യുതീകരണത്തിനും, വൈദ്യുത ബാറ്ററികൾ പവർ ഗ്രിഡിനായി പുനരുപയോഗിക്കാവുന്ന ഊർജ്ജം സംഭരിക്കുകയും അയയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്ന വെഹിക്കിൾ-ടു-ഗ്രിഡ് സംവിധാനങ്ങൾ സ്വീകരിക്കുന്നതിനും വഴിയൊരുക്കും.

"ദശലക്ഷം മൈൽ ബാറ്ററി ആശയം യഥാർത്ഥത്തിൽ ഒരു പുതിയ രസതന്ത്രമല്ലെന്നും, പൂർണ്ണ ചാർജ് ശ്രേണി ഉപയോഗിക്കാതെ ബാറ്ററി പ്രവർത്തിപ്പിക്കാനുള്ള ഒരു മാർഗം മാത്രമാണെന്നും പിന്നീട് വിശദീകരിച്ചു," ഒനോറി പറഞ്ഞു. അനുബന്ധ ഗവേഷണങ്ങൾ സിംഗിൾ ലിഥിയം-അയൺ സെല്ലുകളെ കേന്ദ്രീകരിച്ചാണ്, അവ സാധാരണയായി പൂർണ്ണ ബാറ്ററി പായ്ക്കുകൾ പോലെ വേഗത്തിൽ ചാർജ് ശേഷി നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നില്ല.

കൗതുകത്തോടെ, ഒനോറിയും അവരുടെ ലാബിലെ രണ്ട് ഗവേഷകരായ പോസ്റ്റ്ഡോക്ടറൽ പണ്ഡിതനായ വാഹിദ് അസിമിയും പിഎച്ച്ഡി വിദ്യാർത്ഥിയായ അനിരുദ്ധ് അല്ലാമും, നിലവിലുള്ള ബാറ്ററി തരങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടുത്ത മാനേജ്മെന്റ് നൂറുകണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ ആയിരക്കണക്കിന് സെല്ലുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കാവുന്ന ഒരു പൂർണ്ണ ബാറ്ററി പായ്ക്കിന്റെ പ്രകടനവും സേവന ജീവിതവും എങ്ങനെ മെച്ചപ്പെടുത്തുമെന്ന് അന്വേഷിക്കാൻ തീരുമാനിച്ചു.

ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള ബാറ്ററി മോഡൽ

ആദ്യപടിയായി, ബാറ്ററിയുടെ പ്രവർത്തന കാലയളവിൽ സംഭവിക്കുന്ന ഭൗതികവും രാസപരവുമായ മാറ്റങ്ങളെ കൃത്യമായി പ്രതിനിധീകരിക്കുന്ന ബാറ്ററി സ്വഭാവത്തിന്റെ ഒരു ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള കമ്പ്യൂട്ടർ മാതൃക ഗവേഷകർ തയ്യാറാക്കി. ഈ മാറ്റങ്ങളിൽ ചിലത് നിമിഷങ്ങൾക്കുള്ളിലോ മിനിറ്റുകൾക്കുള്ളിലോ വികസിക്കുന്നു - മറ്റുള്ളവ മാസങ്ങൾക്കുള്ളിലോ വർഷങ്ങളോളമോ.

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

മോഡലുമായി പ്രവർത്തിക്കുന്ന സിമുലേഷനുകൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത് ഒരു ആധുനിക ബാറ്ററി പായ്ക്ക് അതിന്റെ ഘടക സെല്ലുകൾക്കിടയിലുള്ള വ്യത്യാസങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിലൂടെ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യാനും നിയന്ത്രിക്കാനും കഴിയുമെന്നാണ്. നിലവിലുള്ള വാഹന ഡിസൈനുകളിൽ എളുപ്പത്തിൽ വിന്യസിക്കാൻ കഴിയുന്ന ബാറ്ററി മാനേജ്മെന്റ് സിസ്റ്റങ്ങളുടെ വികസനത്തിന് വഴികാട്ടാൻ വരും വർഷങ്ങളിൽ അവരുടെ മോഡൽ ഉപയോഗിക്കുമെന്ന് ഒനോറിയും സഹപ്രവർത്തകരും വിഭാവനം ചെയ്യുന്നു.

ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങൾക്ക് മാത്രമല്ല ഇതിന്റെ ഗുണം ലഭിക്കുക. പുതിയ ഫലങ്ങൾ അനുസരിച്ച്, "ബാറ്ററി പായ്ക്കിന് വളരെയധികം സമ്മർദ്ദം ചെലുത്തുന്ന" ഏതൊരു ആപ്ലിക്കേഷനും മികച്ച മാനേജ്മെന്റിന് നല്ലൊരു സ്ഥാനാർത്ഥിയാകുമെന്ന് ഒനോറി പറഞ്ഞു. ഒരു ഉദാഹരണം? ഇലക്ട്രിക് ലംബമായി പറന്നുയരുന്നതും ഇറങ്ങുന്നതും ഉള്ള ഡ്രോൺ പോലുള്ള വിമാനങ്ങൾ, ചിലപ്പോൾ eVTOL എന്ന് വിളിക്കപ്പെടുന്നു, ചില സംരംഭകർ അടുത്ത ദശകത്തിൽ എയർ ടാക്സികളായി പ്രവർത്തിക്കാനും മറ്റ് നഗര എയർ മൊബിലിറ്റി സേവനങ്ങൾ നൽകാനും പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, റീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾക്കായുള്ള മറ്റ് ആപ്ലിക്കേഷനുകൾ പൊതു വ്യോമയാനവും പുനരുപയോഗ ഊർജ്ജത്തിന്റെ വലിയ തോതിലുള്ള സംഭരണവും ഉൾപ്പെടെ ആകർഷകമാണ്.

"ലിഥിയം-അയൺ ബാറ്ററികൾ ഇതിനകം തന്നെ ലോകത്തെ പല തരത്തിൽ മാറ്റിമറിച്ചിട്ടുണ്ട്," ഒനോറി പറഞ്ഞു. "ഈ പരിവർത്തനാത്മക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ നിന്നും അതിന്റെ പിൻഗാമികളിൽ നിന്നും നമുക്ക് കഴിയുന്നത്ര നേടേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്."