Gaýtadan doldurylýan batareýalaryň uzak ömürli bolmagynyň syry tapawutlaryň arasynda gizlenýän bolmagy mümkin. Paketdäki litium-ion öýjükleriniň nähili zaýalanýandygynyň täze modelleşdirilmegi, elektrik batareýalarynyň has köp zarýad sikllerini dolandyryp we näsazlyklaryň öňüni alyp bilmegi üçin her bir öýjük kuwwatyna laýyklykda zarýad bermegiň usulyny görkezýär.

5-nji noýabrda çap edilen ylmy-barlag işiIEEE dolandyryş ulgamlarynyň tehnologiýasy boýunça geleşikler, zarýady deň derejede bermegiň ýerine, paketdäki her bir öýjükde akýan elektrik togunyň mukdaryny işjeň dolandyrmagyň nähili aşynmagy we ýyrtylmagy azaltmaga kömek edip biljekdigini görkezýär. Bu çemeleşme her bir öýjük üçin iň gowy we iň uzak ömürli bolmaga mümkinçilik berýär.

Stenford professory we uly derejeli ylmy işiň awtory Simona Onoriniň pikiriçe, ilkinji simulýasiýalar täze tehnologiýa bilen dolandyrylýan batareýalaryň, hatda ýygy-ýygydan çalt zarýadlanýan hem bolsa, azyndan 20% köp zarýad-razýad sikllerine çydap biljekdigini görkezýär, bu bolsa batareýa goşmaça agram salýar.

Elektrik awtoulaglarynyň batareýasynyň ömrüni uzaltmak boýunça öňki tagallalaryň köpüsi, zynjyrdaky halkalar ýaly, batareýa bloky diňe iň gowşak batareýasy ýaly gowy diýen pikir esasynda, ýeke-täk batareýalaryň dizaýnyny, materiallaryny we önümçiligini gowulandyrmaga gönükdirilendir. Täze gözleg, önümçilik kemçilikleri we käbir batareýalaryň ýylylyk ýaly streslere sezewar bolanda beýlekilerinden has çalt zaýalanýandygy sebäpli gowşak baglanyşyklaryň gaçylmazlygy sebäpli, olaryň tutuş bloky çökdürmeli däldigini düşünmekden başlaýar. Esasy zat, näsazlygyň öňüni almak üçin zarýad beriş tizligini her bir batareýanyň özboluşly kuwwatyna laýyk getirmekdir.

“Eger düzgün çözülmese, öýjükleriň arasyndaky dürlilikler batareýa blokunyň uzak ömürliligine, saglygyna we howpsuzlygyna zyýan ýetirip, batareýa blokunyň irki näsazlygyna sebäp bolup biler” diýip, Stenford Doerr Durnuklylyk Mekdebiniň energiýa ylmy inženerçiligi boýunça kömekçi professory Onori aýtdy. “Biziň çemeleşmegimiz blokdaky her bir öýjükdäki energiýany deňleşdirýär, ähli öýjükleri deňagramly ýagdaýda soňky maksatly zarýad ýagdaýyna getirýär we blokyň uzak ömürliligini ýokarlandyrýar”.

Million mil batareýa gurmaga ylham berildi

Täze barlaglaryň başlangyjynyň bir bölegi elektrik awtoulag kompaniýasy bolan Tesla tarapyndan 2020-nji ýylda "million mil batareýa" üstünde işlemek barada yglan edilmegine baglydyr. Bu batareýa awtoulagy 1 million mil ýa-da ondan hem köp ýol (adaty zarýad bilen) hereketlendirip bilýän batareýa bolar, köne telefondaky ýa-da noutbukdaky litium-ion batareýasy ýaly, elektrik awtoulagynyň batareýasy işlemek üçin gaty az zarýad saklaýar.

Şeýle batareýa awtoulag öndürijileriniň elektrik ulaglarynyň batareýalary üçin sekiz ýyl ýa-da 100,000 mil kepilliginden has köp bolar. Batareýa bloklary kepillik möhletinden has uzak wagtlap işleýän bolsa-da, gymmat batareýa bloklaryny çalşyrmak has seýrekleşse, sarp edijileriň elektrik ulaglaryna bolan ynamy artyp biler. Müňlerçe gezek zarýadlanandan soň hem zarýady saklap bilýän batareýa uzak aralykly ýük ulaglarynyň elektrikleşdirilmegini we elektrik batareýalarynyň elektrik ulgamy üçin gaýtadan dikeldilýän energiýany saklaýan we iberýän ulagdan tor ulgamyna geçiş ulgamyny kabul etmegi hem ýeňilleşdirip biler.

“Soňra million mil batareýa konsepsiýasynyň hakykatdanam täze himiýa däldigi, diňe batareýany doly zarýad diapazonyny ulanmazlyk arkaly işlemegiň bir usulydygy düşündirildi” diýip, Onori aýtdy. Degişli barlaglar, adatça, doly batareýa bloklary ýaly zarýad kuwwatyny çalt ýitirmeýän ýeke-täk litium-ion batareýalaryna gönükdirilendir.

Gyzyklanyp, Onori we onuň laboratoriýasyndaky iki ylmy işgär – doktoranturadan soňky alym Wahid Azimi we aspirant Anirudh Allam – bar bolan batareýa görnüşlerini oýlap tapmagyň ýüzlerçe ýa-da müňlerçe öýjükden ybarat bolup biljek doly batareýa toplumynyň işini we hyzmat möhletini nähili gowulandyryp biljekdigini öwrenmek kararyna geldiler.

Ýokary hilli batareýa modeli

Ilkinji ädim hökmünde, barlagçylar batareýanyň işleýiş möhleti dowamynda onuň içinde bolup geçýän fiziki we himiki üýtgeşmeleri takyk görkezýän batareýanyň hereketiniň ýokary takyklykly kompýuter modelini döretdiler. Bu üýtgeşmeleriň käbiri birnäçe sekuntda ýa-da minutda, beýlekileri bolsa aýlarda ýa-da hatda ýyllarda ýüze çykýar.

“Bilşimiz ýaly, öňki hiç bir gözlegde biziň döreden ýokary takyklykly, köp wagt ölçegli batareýa modeli ulanylmady” diýip, Stenford Energiýa Gözegçilik Laboratoriýasynyň direktory Onori aýtdy.

Model bilen simulýasiýalary geçirmek, häzirki zaman batareýa blokynyň onuň düzüm bölekleriniň arasyndaky tapawutlary kabul etmek arkaly optimizirlenip we dolandyrylyp bilinjekdigini görkezdi. Onori we onuň kärdeşleri öz modelleriniň geljekki ýyllarda bar bolan ulag dizaýnlarynda aňsatlyk bilen ulanylyp bilinjek batareýa dolandyryş ulgamlarynyň ösüşine ýol görkezmek üçin ulanylmagyny göz öňünde tutýarlar.

Diňe elektrik ulaglary peýda görmez. Onoriniň aýtmagyna görä, "batareýa blokuna köp basyş edýän" islendik ulanyş täze netijeler bilen has gowy dolandyryş üçin gowy dalaşgär bolup biler. Mysal üçin, käbir telekeçileriň indiki onýyllykda howa taksisi hökmünde işlemegine we şäher howa hereketiniň beýleki hyzmatlaryny hödürlemegine garaşýan, käte eVTOL diýlip atlandyrylýan, elektrik dik uçuşy we gonuşy bolan dron ýaly uçarlar peýda getirýär. Şeýle-de bolsa, zarýadlanýan litium-ion batareýalary üçin başga ulanyşlar, şol sanda umumy awiasiýa we gaýtadan dikeldilýän energiýanyň uly möçberde saklanmagy hem peýda getirýär.

“Litiý-ion batareýalary dünýäni köp babatda üýtgetdi” diýip, Onori aýtdy. “Bu özgerdiji tehnologiýadan we onuň geljekki mirasdüşerlerinden mümkin boldugyça köp zat almagymyz möhümdir”.