Oamenii de știință raportează că au conceput metode de încărcare super-rapidă, adaptate pentru a alimenta diferite tipuri de baterii de vehicule electrice în 10 minute sau mai puțin, fără a avea un efect negative asupra duratei de viață a bateriei.
Cercetătorii își vor prezenta rezultatele la reuniunea de toamnă a Societății Americane de Chimie (ACS).
„Încărcarea rapidă este cheia pentru creșterea încrederii consumatorilor și pentru adoptarea generală a vehiculelor electrice”, spune Eric Dufek, Ph.D., care prezintă această lucrare în cadrul întâlnirii. „Ar permite încărcarea vehiculelor să fie foarte asemănătoare cu umplerea la o benzinărie”. Un astfel de avans ar putea ajuta SUA să atingă obiectivul președintelui Biden ca până în 2030, jumătate din toate vehiculele vândute să fie electrice sau hibride.
Încărcarea bateriilor litiu-ion care alimentează vehiculele electrice este un act de echilibru delicat. În mod ideal, șoferii doresc să pornească cât mai repede posibil pentru a reveni pe autostradă, dar cu tehnologia actuală, accelerarea procesului poate provoca daune. Când o baterie litiu-ion este încărcată, ionii de litiu migrează de pe o parte a dispozitivului, catodul, pe cealaltă, anodul. Acest lucru face ionii de litiu să migreze mai repede, bateria încărcându-se mai repede, însă uneori ionii de litiu nu se mișcă complet în anod. În această situație, metalul de litiu se poate acumula, iar acest lucru poate declanșa defectarea timpurie a bateriei. De asemenea, poate cauza uzura și crăparea catodului. Toate aceste probleme vor reduce durata de viață a bateriei și autonomia efectivă a vehiculului – consecințe costisitoare și frustrante pentru șoferi.
O soluție la această problemă este adaptarea protocolului de încărcare într-un mod care să optimizeze viteza, evitând în același timp deteriorarea multor tipuri diferite de modele de baterii utilizate în prezent în vehicule. Dar dezvoltarea protocoalelor optime necesită o cantitate imensă de date despre modul în care diferitele metode afectează durata de viață, eficiența și siguranța acestor dispozitive. Proiectarea și starea bateriilor, precum și fezabilitatea aplicării unui anumit protocol de încărcare cu infrastructura actuală a rețelei electrice sunt, de asemenea, variabile cheie.
Pentru a aborda aceste provocări, Dufek și echipa sa de cercetare de la Laboratorul Național Idaho raportează acum utilizarea tehnicilor de învățare automată care încorporează date de încărcare pentru a crea protocoale de încărcare unice. Introducând informații despre starea multor baterii litiu-ion în timpul ciclurilor lor de încărcare și descărcare, oamenii de știință au instruit analiza învățării automate pentru a prezice duratele de viață și modalitățile în care diferitele modele vor eșua în cele din urmă. Echipa a introdus apoi acele date în analiză pentru a identifica și optimiza noi protocoale pe care le-au testat apoi pe baterii reale.
„Am crescut semnificativ cantitatea de energie care poate intra într-o celulă a bateriei într-o perioadă scurtă de timp”, spune Dufek. „În prezent, vedem că bateriile se încarcă la peste 90% în 10 minute fără placare cu litiu sau crăpare a catodului”.
Trecerea de la o baterie aproape descărcată la una cu o putere de 90% în doar 10 minute este departe de metodele actuale, care, în cel mai bun caz, pot face ca un vehicul electric să se încarce complet în aproximativ o jumătate de oră. În timp ce mulți cercetători caută metode pentru a realiza acest tip de încărcare super-rapidă, Dufek spune că un avantaj al modelului lor de învățare automată este că leagă protocoalele de fizica a ceea ce se întâmplă de fapt într-o baterie.
Cercetătorii intenționează să-și folosească modelul pentru a dezvolta metode și mai bune și pentru a ajuta la proiectarea de noi baterii litiu-ion care sunt optimizate pentru a fi supuse încărcării rapide. Dufek spune că scopul final este ca vehiculele electrice să poată „spune” stațiilor de încărcare cum să-și alimenteze bateriile specifice, rapid și în siguranță.
Articol de Izabela Constantin