Postojeće EV baterije mogu trajati 40 posto dulje

Vožnja električnih vozila u stvarnom svijetu koristi dugotrajnosti baterija, što se pokazuje u gotovo svim laboratorijskim testovima novih dizajna baterija, otkriva studija znanstvenika koji rade u SLAC Stanford Battery CenterStanford odjelu na američkom Sveučilištu Stanford, što sugerira da vlasnik tipičnog EV-a možda neće trebati zamijeniti skupu bateriju ili kupiti novi automobil još nekoliko godina.

Gotovo uvijek su znanstvenici i inženjeri baterija testirali životni vijek novih dizajna baterija u laboratorijima koristeći stalnu stopu pražnjenja nakon koje je slijedilo ponovno punjenje. Oni ponavljaju ovaj ciklus brzo mnogo puta kako bi brzo naučili je li novi dizajn dobar ili nije za očekivani životni vijek.

Ovo nije dobar način za predviđanje očekivanog vijeka trajanja baterija za električna vozila, posebno za ljude koji posjeduju električna vozila za svakodnevna putovanja na posao. Dok su cijene baterija pale za oko 90% u posljednjih 15 godina, baterije i dalje čine gotovo trećinu cijene novog EV-a. Dakle, sadašnji i budući putnici električnim vozilima mogu biti sretni kada saznaju da ih čeka mnogo dodatnih kilometara.

"Nismo testirali EV baterije na pravi način," rekla je Simona Onori, viša autorica i izvanredna profesorica energetskih znanosti i inženjerstva na Stanford Doerr School of Sustainability. "Na naše iznenađenje, stvarna vožnja s čestim ubrzavanjem, kočenjem koje malo puni baterije, zaustavljanjem kako bi svratili u trgovinu i puštanjem baterija da se odmaraju satima, pomaže da baterije traju dulje nego što smo mislili na temelju industrijskih standardnih laboratorijskih testova."

Istraživači su dizajnirali četiri vrste profila pražnjenja, od standardnog konstantnog pražnjenja do dinamičkog pražnjenja na temelju stvarnih podataka o vožnji. Istraživački tim testirao je 92 komercijalne litij-ionske baterije više od dvije godine u različitim profilima pražnjenja. Na kraju, što su profili realističnije odražavali stvarno ponašanje u vožnji, to se očekivani životni vijek EV-a povećavao.

Nekoliko čimbenika doprinosi neočekivanoj dugovječnosti, otkriva studija. Algoritam strojnog učenja treniran na svim podacima koje je tim prikupio pomogao je u otkrivanju utjecaja profila dinamičkog pražnjenja na degradaciju baterije.

Na primjer, studija je pokazala korelaciju između oštrih, kratkih EV ubrzanja i sporije degradacije. To je bilo u suprotnosti s dugotrajnim pretpostavkama istraživača baterija, uključujući tim ove studije, da su vršna ubrzanja loša za EV baterije. Snažan pritisak na papučicu nogom ne ubrzava starenje. Ako ništa drugo, usporava ga, objasnio je Alexis Geslin, jedan od trojice vodećih autora studije i doktorand znanosti o materijalima i inženjeringa te računalnih znanosti na Stanfordovom fakultetu inženjerstva.

Istraživački tim također je tražio razlike u starenju baterije zbog mnogih ciklusa punjenja i pražnjenja u odnosu na starenje baterije koje dolazi s vremenom. Vaše baterije kod kuće koje godinama stoje neiskorištene u ladici neće raditi tako dobro kao kad ste ih kupili, ako uopće rade.

"Mi inženjeri baterija pretpostavili smo da je ciklusno starenje puno važnije od starenja izazvanog vremenom. To uglavnom vrijedi za komercijalna električna vozila poput autobusa i dostavnih vozila koja su gotovo uvijek ili u upotrebi ili se pune", rekao je Geslin. "Za potrošače koji koriste svoja električna vozila da dođu na posao, pokupe svoju djecu, odu u trgovinu, vrijeme postaje glavni uzrok starenja."

Studija identificira prosječnu brzinu pražnjenja za usklađivanje vremenskog i ciklusnog starenja, barem za komercijalnu bateriju koju su testirali. Srećom, taj je okvir u rasponu realne potrošačke vožnje EV-om. Proizvođači automobila mogli bi ažurirati svoj softver za upravljanje baterijama u električnim vozilima kako bi iskoristili nova otkrića i maksimalno povećali vijek trajanja baterije u stvarnim uvjetima.

"U budućnosti će procjena novih kemijskih sastava i dizajna baterija s realnim profilima potražnje biti stvarno važna", rekao je postdoktorski znanstvenik Le Xu. "Istraživači sada mogu preispitati pretpostavljene mehanizme starenja na razini kemije, materijala i stanica kako bi produbili svoje razumijevanje. To će olakšati razvoj naprednih kontrolnih algoritama koji optimiziraju korištenje postojećih komercijalnih baterijskih arhitektura."

Implikacije se protežu izvan baterija, sugerira studija. Znanstvenici i inženjeri mogli bi primijeniti načela na druge aplikacije za pohranu energije, kao i na druge materijale i uređaje u fizičkim znanostima u kojima je starenje ključno, poput plastike, stakla, solarnih ćelija i nekih biomaterijala koji se koriste u implantatima.

Studiju objavljenu u časopisu Nature Energy možete pronaći na ovoj poveznici.