Lítium-iónová batéria s výrazne vyššou životnosťou? V tomto sa ukrýva tajomstvo!
Vedci z univerzity v Stanforde objavili spôsob, ako predĺžiť životnosť lítium-iónovej batérie až o 20%
Lítium-iónové batérie majú svoju životnosť, no vedcom zo Stanford University sa podarilo nájsť spôsob, ako výrazne zvýšiť počet nabíjacích cyklov, ktorými si môže batéria elektromobilu prejsť.
Tajomstvo podľa autorov štúdie tkvie v aktívnom riadení množstva elektrického prúdu, ktorý prúdi do každého článku v batérii. Rovnaký prúd podľa všetkého prispieva k rýchlejšiemu opotrebovaniu lítium-iónových batérií. Autorkou novej štúdie je Simona Onori, ktorá tvrdí, že kontrolovanie elektrického prúdu môže batérii priniesť až o 20% percent nabíjacích cyklov, teda procesu vybitia batérie a následného nabitia späť na 100%. Podľa autorky tento proces funguje aj v prípade rýchleho nabíjania, ktoré podľa všeobecnej predstavy zaťažuje batériu viac a tým pádom vedie aj k rýchlejšej degradácii.
Predchádzajúce vedecké práce sa pokúšali zvýšiť životnosť batérií lepším dizajnom, inými materiálmi, alebo výrobou len jedného článku. Predpokladalo sa, že lítium-iónová batéria je len tak dobrá, ako jej najslabší článok. Nová štúdia sa na problém pozrela z trošku iného uhla. Slabé články sú pri lítium-iónových batériách nevyhnutné sčasti kvôli nedokonalostiam, ktorým sa počas výroby vyhnúť nedá a sčasti aj preto, lebo niektoré články sa opotrebúvajú o niečo rýchlejšie ako iné. Nie je však potrebné vyhadzovať celú batériu, ale prispôsobiť nabíjanie jedinečným vlastnostiam každého článku.
„Články v batérii nie sú rovnaké a ak sa s týmito rozdielmi nepočíta, môže to ovplyvniť trvácnosť celej batérie a spôsobiť jej predčasnú poruchu,“ vysvetľuje Onori.
Spolu s vedeckým tímom preto hľadala spôsob, ako nájsť rovnováhu medzi životnosťou batérie a nabíjaním.
Výkonnejšie batérie elektromobilov
Inšpirácia pre výskum prišla v roku 2020, kedy sa Tesla rozhodla vyrobiť „milión míľovú batériu“. Spoločnosť chcela vyvinúť batériu, ktorá by umožnila elektromobilu prejsť až milión míľ, než by stratila svoju funkčnosť. Či už hovoríme o batériách v notebookoch, smartfónoch, alebo iných zariadeniach, tie s každým nabíjaním strácajú svoju kapacitu, až kým už nedokážu udržať takmer žiadny náboj.
Neprehliadnite
V prípade elektromobilov je však situácia o trochu iná, pretože nová batéria môže výrazne siahnuť do peňazí. Ak by sa výrobcovi podarilo vyrobiť batériu, ktorá by kapacitu držala aj po niekoľkých tisícoch nabití, potom by ľudia mohli viac dôverovať elektrickým vozidlám.
Koncept milión míľovej batérie však nebol nijakou novou a prelomovou technikou. Tesla sa spoliehala na trik, v rámci ktorého by sa batéria nikdy nenabila na sto percent. Onori a jej vedecký tím však našli aj ďalší spôsob. Ako sme už spomínali, každý článok lítium-iónovej batérie sa opotrebuje inak a tým pádom má aj odlišnú kapacitu. Ak sa elektrický prúd prispôsobí týmto vlastnostiam, životnosť batérie výrazne vzrastie. Onori tvrdí, že je potrebné, aby sme vedeli, ako z lítium-iónových batérií dostať čo najviac. Hlavne ak budú v budúcnosti hrať v našom svete ešte väčšiu úlohu.
„Náš prístup vyrovnáva energiu v každej bunke v balení, vyváženým spôsobom privádza všetky bunky do konečného cieľového stavu nabitia a zlepšuje životnosť balenia.“, vysvetľujú vedci.
Simulácie naznačili, že modernú batériu možno optimalizovať a ovládať zahrnutím rozdielov medzi jej základnými článkami. Onori a kolegovia si myslia, že ich model sa v nasledujúcich rokoch použije na usmernenie vývoja systémov správy batérií, ktoré možno ľahko nasadiť v existujúcich dizajnoch vozidiel.
Komentáre