रिचार्जेबल ब्याट्रीहरूको लामो आयुको रहस्य भिन्नताको अँगालोमा लुकेको हुन सक्छ। प्याकमा लिथियम-आयन कोषहरू कसरी घट्छन् भन्ने नयाँ मोडेलिङले प्रत्येक कोषको क्षमता अनुसार चार्जिङलाई अनुकूलित गर्ने तरिका देखाउँछ ताकि EV ब्याट्रीहरूले थप चार्ज चक्रहरू ह्यान्डल गर्न सकून् र विफलतालाई रोक्न सकून्।

नोभेम्बर ५ मा प्रकाशित यो अनुसन्धाननियन्त्रण प्रणाली प्रविधिमा IEEE लेनदेनहरू, ले देखाउँछ कि प्याकमा प्रत्येक कोषमा प्रवाहित विद्युतीय प्रवाहको मात्रालाई एकरूपतापूर्वक चार्ज प्रदान गर्नुको सट्टा कसरी सक्रिय रूपमा व्यवस्थापन गर्नाले घिस्रने र आँसु कम गर्न सकिन्छ। यो दृष्टिकोणले प्रभावकारी रूपमा प्रत्येक कोषलाई यसको उत्कृष्ट - र सबैभन्दा लामो - जीवन बाँच्न अनुमति दिन्छ।

स्ट्यानफोर्डका प्राध्यापक तथा वरिष्ठ अध्ययन लेखक सिमोना ओनोरीका अनुसार, प्रारम्भिक सिमुलेशनहरूले सुझाव दिन्छ कि नयाँ प्रविधिद्वारा व्यवस्थित ब्याट्रीहरूले कम्तिमा २०% बढी चार्ज-डिस्चार्ज चक्रहरू ह्यान्डल गर्न सक्छन्, बारम्बार छिटो चार्ज गर्दा पनि, जसले ब्याट्रीमा अतिरिक्त दबाब दिन्छ।

विद्युतीय कार ब्याट्रीको आयु लम्ब्याउने धेरैजसो अघिल्ला प्रयासहरूले एकल कोषहरूको डिजाइन, सामग्री र निर्माण सुधार गर्ने कुरामा ध्यान केन्द्रित गरेका छन्, जुन यस सिद्धान्तमा आधारित छ कि, चेनमा भएका लिङ्कहरू जस्तै, ब्याट्री प्याक यसको सबैभन्दा कमजोर सेल जत्तिकै राम्रो हुन्छ। नयाँ अध्ययन यो बुझाइबाट सुरु हुन्छ कि कमजोर लिङ्कहरू अपरिहार्य छन् - निर्माण त्रुटिहरूको कारणले गर्दा र केही कोषहरू गर्मी जस्ता तनावको सम्पर्कमा आउँदा अरूहरू भन्दा छिटो पतन हुन्छन् - तिनीहरूले सम्पूर्ण प्याकलाई तल ल्याउनु पर्दैन। मुख्य कुरा भनेको विफलतालाई रोक्न प्रत्येक कोषको अद्वितीय क्षमता अनुसार चार्जिङ दरहरू अनुकूलित गर्नु हो।

"यदि राम्ररी सम्बोधन गरिएन भने, कोष-देखि-कोष विषमताले ब्याट्री प्याकको दीर्घायु, स्वास्थ्य र सुरक्षामा सम्झौता गर्न सक्छ र ब्याट्री प्याकमा प्रारम्भिक खराबी निम्त्याउन सक्छ," स्ट्यानफोर्ड डोअर स्कूल अफ सस्टेनेबिलिटीमा ऊर्जा विज्ञान इन्जिनियरिङका सहायक प्राध्यापक ओनोरीले भने। "हाम्रो दृष्टिकोणले प्याकको प्रत्येक कोषमा ऊर्जालाई समान बनाउँछ, सबै कोषहरूलाई सन्तुलित तरिकाले चार्जको अन्तिम लक्षित अवस्थामा ल्याउँछ र प्याकको दीर्घायु सुधार गर्छ।"

दस लाख माइलको ब्याट्री निर्माण गर्न प्रेरित

नयाँ अनुसन्धानको लागि प्रेरणाको अंश २०२० मा इलेक्ट्रिक कार कम्पनी टेस्लाले "मिलियन-माइल ब्याट्री" मा काम गर्ने घोषणा गरेको थियो। यो ब्याट्री १० लाख माइल वा सोभन्दा बढी (नियमित चार्जिङको साथ) कारलाई पावर दिन सक्षम हुनेछ जहाँ पुरानो फोन वा ल्यापटपमा लिथियम-आयन ब्याट्री जस्तै, EV को ब्याट्रीले काम गर्न धेरै कम चार्ज राख्छ।

यस्तो ब्याट्रीले आठ वर्ष वा १००,००० माइलको विद्युतीय सवारी साधनको ब्याट्रीको लागि अटोमेकरहरूको सामान्य वारेन्टीभन्दा बढी हुनेछ। यद्यपि ब्याट्री प्याकहरूले नियमित रूपमा तिनीहरूको वारेन्टीभन्दा बढी समय बिताउँछन्, महँगो ब्याट्री प्याक प्रतिस्थापनहरू अझै दुर्लभ भएमा विद्युतीय सवारी साधनहरूमा उपभोक्ताको विश्वास बढाउन सकिन्छ। हजारौं रिचार्ज पछि पनि चार्ज राख्न सक्ने ब्याट्रीले लामो दूरीको ट्रकहरूको विद्युतीकरण र तथाकथित सवारी साधन-देखि-ग्रिड प्रणालीहरू अपनाउने बाटो पनि सहज बनाउन सक्छ, जसमा EV ब्याट्रीहरूले पावर ग्रिडको लागि नवीकरणीय ऊर्जा भण्डारण र पठाउनेछन्।

"पछि यो व्याख्या गरियो कि मिलियन-माइल ब्याट्री अवधारणा वास्तवमा नयाँ रसायन विज्ञान थिएन, तर ब्याट्रीलाई पूर्ण चार्ज दायरा प्रयोग नगरी सञ्चालन गर्ने एउटा तरिका मात्र थियो," ओनोरीले भने। सम्बन्धित अनुसन्धान एकल लिथियम-आयन कोशिकाहरूमा केन्द्रित छ, जसले सामान्यतया पूर्ण ब्याट्री प्याकहरू जत्तिकै चाँडो चार्ज क्षमता गुमाउँदैन।

उत्सुक भएर, ओनोरी र उनको प्रयोगशालाका दुई अनुसन्धानकर्ताहरू - पोस्टडक्टोरल विद्वान वाहिद अजिमी र पीएचडी विद्यार्थी अनिरुद्ध अल्लम - ले अवस्थित ब्याट्री प्रकारहरूको आविष्कारशील व्यवस्थापनले सयौं वा हजारौं कोषहरू समावेश हुन सक्ने पूर्ण ब्याट्री प्याकको प्रदर्शन र सेवा जीवन कसरी सुधार गर्न सक्छ भनेर अनुसन्धान गर्ने निर्णय गरे।

उच्च-विश्वस्त ब्याट्री मोडेल

पहिलो चरणको रूपमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले ब्याट्री व्यवहारको उच्च-विश्वस्त कम्प्युटर मोडेल तयार गरे जसले ब्याट्रीको सञ्चालन जीवनकालमा हुने भौतिक र रासायनिक परिवर्तनहरूलाई सही रूपमा प्रतिनिधित्व गर्‍यो। यी मध्ये केही परिवर्तनहरू सेकेन्ड वा मिनेटको कुरामा प्रकट हुन्छन् - अरूहरू महिनौं वा वर्षौंमा पनि।

"हाम्रो ज्ञान अनुसार, हामीले सिर्जना गरेको उच्च-विश्वासिलो, बहु-समय स्केल ब्याट्री मोडेल कुनै पनि अघिल्लो अध्ययनले प्रयोग गरेको छैन," स्ट्यानफोर्ड ऊर्जा नियन्त्रण प्रयोगशालाका निर्देशक ओनोरीले भने।

मोडेलसँग सिमुलेशन चलाउँदा आधुनिक ब्याट्री प्याकलाई यसको घटक कोषहरू बीचको भिन्नतालाई अँगालेर अनुकूलित र नियन्त्रण गर्न सकिन्छ भन्ने सुझाव दिइएको छ। ओनोरी र सहकर्मीहरूले आगामी वर्षहरूमा ब्याट्री व्यवस्थापन प्रणालीहरूको विकासलाई मार्गदर्शन गर्न आफ्नो मोडेल प्रयोग गरिने कल्पना गर्छन् जुन अवस्थित सवारी साधन डिजाइनहरूमा सजिलै प्रयोग गर्न सकिन्छ।

विद्युतीय सवारी साधनहरूले मात्र फाइदा लिन सक्दैनन्। नयाँ नतिजाहरूबाट थाहा पाएपछि "ब्याट्री प्याकलाई धेरै तनाव दिने" कुनै पनि अनुप्रयोग राम्रो व्यवस्थापनको लागि राम्रो उम्मेदवार हुन सक्छ, ओनोरीले भने। एउटा उदाहरण? विद्युतीय ठाडो टेकअफ र ल्यान्डिङ भएको ड्रोन जस्तो विमान, कहिलेकाहीँ eVTOL भनिन्छ, जसलाई केही उद्यमीहरूले अर्को दशकमा हवाई ट्याक्सीको रूपमा सञ्चालन गर्ने र अन्य शहरी हवाई गतिशीलता सेवाहरू प्रदान गर्ने अपेक्षा गर्छन्। तैपनि, रिचार्जेबल लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको लागि अन्य अनुप्रयोगहरूले सामान्य उड्डयन र नवीकरणीय ऊर्जाको ठूलो मात्रामा भण्डारण सहित संकेत गर्छन्।

"लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूले पहिले नै धेरै तरिकाले संसार परिवर्तन गरिसकेको छ," ओनोरीले भने। "यो परिवर्तनकारी प्रविधि र यसका उत्तराधिकारीहरूबाट हामीले सकेसम्म धेरै प्राप्त गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।"