Bateriile mașinilor electrice pot dura cu 40% mai mult decât se estima. Studiul care răstoarnă calculele
0Un nou studiu realizat de SLAC-Stanford Battery Center indică faptul că bateriile vehiculelor electrice (VE) pot dura mult mai mult în condiții reale decât se anticipase anterior.
Prin testarea bateriilor cu profiluri dinamice de descărcare care imită scenariile reale de conducere, cercetătorii au constatat că aceste condiții ar putea prelungi durata de viață a bateriei, infirmând unele ipoteze de lungă durată privind degradarea bateriilor EV.
Longevitatea bateriilor EV
Bateriile vehiculelor electrice (VE) utilizate în condiții tipice de condus - cum ar fi navigarea în trafic intens, călătoriile lungi pe autostradă, drumurile scurte în oraș și perioadele lungi de staționare - pot dura cu aproximativ 30% mai mult decât se estima anterior. Această constatare provine dintr-un nou studiu realizat de cercetători de la SLAC-Stanford Battery Center, o colaborare între Institutul Precourt pentru Energie al Universității Stanford și SLAC National Accelerator Laboratory. Rezultatele sugerează că proprietarii de vehicule electrice ar putea să nu fie nevoiți să își înlocuiască bateriile costisitoare sau să achiziționeze vehicule noi atât de curând pe cât credeau, scrie scitechdaily.com.
Deficiențe în testarea standard a bateriilor
În mod tradițional, cercetătorii și inginerii din domeniul bateriilor au testat noile modele de baterii în laboratoare, trecându-le prin procese repetate de încărcare și descărcare la o rată constantă. Această abordare permite cercetătorilor să evalueze rapid durata de viață a bateriei și alte caracteristici de performanță. Cu toate acestea, este posibil ca aceste teste să nu reflecte cu exactitate condițiile reale de conducere, conducând la estimări prea conservatoare ale duratei de viață.
Conform studiului publicat la 9 decembrie în Nature Energy, aceasta nu este o modalitate bună de a prezice durata de viață a bateriilor EV, în special pentru persoanele care dețin EV pentru deplasările zilnice. Deși prețurile bateriilor au scăzut cu aproximativ 90% în ultimii 15 ani, bateriile reprezintă încă aproape o treime din prețul unui EV nou. Așadar, actualii și viitorii navetiști EV ar putea fi fericiți să
Beneficii din lumea reală pentru proprietarii de vehicule electrice
„Nu am testat bateriile EV în mod corect”; a declarat Simona Onori, autor principal și profesor asociat de științe și inginerie energetică la Stanford Doerr School of Sustainability. „Spre surprinderea noastră, condusul real cu accelerări frecvente, frânarea care încarcă puțin bateriile, oprirea pentru a intra într-un magazin și lăsarea bateriilor să se odihnească ore în șir, ajută bateriile să dureze mai mult decât am crezut pe baza testelor de laborator standard din industrie.”
O surpriză plăcută
Cercetătorii au conceput patru tipuri de profiluri de descărcare a vehiculelor electrice, de la descărcarea constantă standard la descărcarea dinamică bazată pe date reale de conducere. Echipa de cercetare a testat 92 de baterii comerciale litiu-ion timp de peste doi ani în funcție de profilurile de descărcare. În cele din urmă, cu cât profilurile reflectau mai realist comportamentul real de conducere, cu atât speranța de viață a EV a crescut.
Studiul constată că mai mulți factori contribuie la longevitatea neașteptată. Un algoritm de învățare automată antrenat pe toate datele colectate de echipă a ajutat la evidențierea impactului profilurilor dinamice de descărcare asupra degradării bateriei.
De exemplu, studiul a arătat o corelație între accelerațiile bruște și scurte ale vehiculelor electrice și degradarea mai lentă. Acest lucru a fost contrar presupunerilor îndelung susținute de cercetătorii din domeniul bateriilor, inclusiv de echipa acestui studiu, conform cărora vârfurile de accelerație sunt dăunătoare pentru bateriile EV.
Apăsarea puternică a pedalei cu piciorul nu accelerează îmbătrânirea. Dimpotrivă, o încetinește, a explicat Alexis Geslin, unul dintre cei trei autori principali ai studiului și doctorand în știința și ingineria materialelor și în informatică în cadrul Școlii de inginerie de la Stanford.
Factori de îmbătrânire în bateriile EV
Echipa de cercetare a căutat, de asemenea, diferențe între îmbătrânirea bateriei datorată multor cicluri de încărcare-descărcare și îmbătrânirea bateriei care apare pur și simplu cu timpul. Bateriile de acasă care au stat nefolosite într-un sertar timp de ani de zile nu vor funcționa la fel de bine ca atunci când le-ați cumpărat, dacă vor funcționa.
„Noi, inginerii de baterii, am presupus că îmbătrânirea ciclică este mult mai importantă decât îmbătrânirea indusă de timp. Acest lucru este valabil mai ales pentru vehiculele electrice comerciale, cum ar fi autobuzele și camionetele de livrare, care sunt aproape întotdeauna fie în uz, fie reîncărcate”, a declarat Geslin. „Pentru consumatorii care își folosesc vehiculele electrice pentru a ajunge la serviciu, pentru a-și lua copiii, pentru a merge la cumpărături, dar care, de cele mai multe ori, nu le folosesc și nici nu le încarcă, timpul devine cauza predominantă a îmbătrânirii în detrimentul ciclismului.”
Studiul identifică un punct optim al ratei medii de descărcare pentru echilibrarea îmbătrânirii temporale și a îmbătrânirii ciclice, cel puțin pentru bateria comercială testată. Din fericire, această fereastră se află în intervalul de condus realist al vehiculelor electrice de consum. Constructorii auto ar putea să își actualizeze software-ul de gestionare a bateriilor EV pentru a profita de noile descoperiri și pentru a maximiza longevitatea bateriei în condiții reale.
Direcții viitoare în cercetarea bateriilor
„În viitor, evaluarea noilor chimii și modele de baterii cu profiluri de cerere realiste va fi foarte importantă”, a declarat cercetătorul postdoctoral în știința și ingineria energiei Le Xu. „Cercetătorii pot revizui acum mecanismele presupuse de îmbătrânire la nivel de chimie, materiale și celule pentru a-și aprofunda cunoștințele. Acest lucru va facilita dezvoltarea de algoritmi de control avansați care să optimizeze utilizarea arhitecturilor bateriilor comerciale existente.”
Implicațiile se extind dincolo de baterii, sugerează studiul. Oamenii de știință și inginerii ar putea aplica principiile la alte aplicații de stocare a energiei, precum și la alte materiale și dispozitive din științele fizice în care îmbătrânirea este crucială, cum ar fi materialele plastice, paharele, celulele solare și unele biomateriale utilizate în implanturi.
„Această lucrare evidențiază puterea de integrare a mai multor domenii de expertiză - de la știința materialelor, control și modelare la învățarea mașinilor - pentru a avansa inovarea”, a declarat Onori.
Se încarcă comentariile...
