Naukowcy naładują baterie Li-ION dwa razy szybciej

Naukowcy naładują baterie Li-ION dwa razy szybciej

Największym czynnikiem utrudniającym przyjęcie się na rynku samochodów elektrycznych są baterie stosowane jako ich źródło zasilania. Podczas gdy, tradycyjny samochód tankuje się w zaledwie kilka minut, ładowanie samochodu elektrycznego trwa parę godzin. Inżynierowie z University of California, opracowali, więc nowe algorytmy, które poprawiają efektywność istniejących baterii litowo-jonowych. Technologia pozwala pobierać prąd dwa razy szybciej niż obecnie jest to możliwe.

Toyota w opublikowanym niedawno raporcie wyraża zaniepokojenie ograniczeniami pojazdów elektrycznych. Mają zamiar ograniczyć dostępność swojego Scion iQ EV na rzecz pojazdów hybrydowych. Chociaż większość wysiłków badawczych ma za zadanie pokonanie ograniczeń akumulatorów litowo-jonowych, skupiają się one na wykorzystaniu nowych materiałów, takich jak grafen, nanorurki, a nawet cukier. Zaawansowane algorytmy estymacji opracowane przez profesora Miroslava Krstic oraz jego adiunkta Scotta Moura pozwalają uczynić istniejącą technologię litowo-jonową bardziej użyteczną.

Baterie litowo-jonowe posiadają trzy warstwy – anodę, katodę oraz warstwę separatora. Wszystkie po zwalcowaniu tworzą cylinder. Po pełnym naładowaniu, jony litowe osadzają się na anodzie, a następnie wędrują przez warstwę separatora do katody, gdy zasilane urządzenie zostanie podłączone do baterii. Wiedząc, gdzie w danym momencie są jony, możemy uzyskać informację o stanie naładowania baterii lub jej kondycji. W praktyce nie jest to jednak takie łatwe ze względu na nieregularny rozkład jonów.

W rezultacie tego, producenci monitorują obecnie stan baterii poprzez pomiar prądu i napięcia. Krstic uważa, że w związku z tym, wyniki te są przeszacowane, co wiąże się z większymi gabarytami baterii.

Algorytmy estymacji i sterowania, opracowane przez Krstica i Moura pozwolą bardzo dokładnie ocenić, gdzie w danym momencie znajdują się jony litowe, pozwalając na właściwe monitorowanie stanu baterii. Naukowcy twierdzą, że takie podejście pozwala na redukcję kosztów produkcji baterii nawet o 25%, jednocześnie pozwalając im napędzać potężne silniki elektryczne i redukując czas potrzebny do ich ładowania o połowę.

Naukowcy otrzymali blisko pół miliona dolarów z 10-milionowej dotacji ARPA-E. Dzielą dotację z Boschem oraz Cobasysem, producentami baterii, którzy testują algorytmy na rzeczywistych obiektach. Pierwszym krokiem w badaniach będzie szacowanie rozkładu ładunku wewnątrz baterii, ostatnim natomiast znalezienie optymalnej krzywej jej ładowania i rozładowywania.

(rr)