Sạc pin lithium-ion ở các tốc độ khác nhau giúp tăng tuổi thọ của pin xe điện

(News.oto-hui.com) – Các nhà nghiên cứu của Đại học Stanford đã tìm ra cách để làm cho bộ pin lithium-ion tồn tại lâu hơn và ít bị xuống cấp hơn khi sạc nhanh.

Trong trích đoạn “Kéo dài tuổi thọ của các hệ thống pin lithium-Ion bằng cách nắm bắt tính không đồng nhất thông qua Chiến lược cân bằng hoạt động dựa trên điều khiển tối ưu – Extending Life of Lithium-Ion Battery Systems by Embracing Heterogeneities via an Optimal Control-Based Active Balancing Strategy”, được xuất bản trên IEEE Xplore, các nhà nghiên cứu giải thích cách chủ động quản lý lượng dòng điện chạy đến từng ô trong một gói pin, thay vì cung cấp sạc đồng đều cho tất cả các tế bào, có thể giảm thiểu sự xuống cấp.

*Extending Life of Lithium-Ion Battery Systems by Embracing Heterogeneities via an Optimal Control-Based Active Balancing Strategy*. **(Có link tải bên dưới)**

Tác giả nghiên cứu cao cấp Simona Onori cho biết: “Nếu không được xử lý đúng cách, sự không đồng nhất giữa các tế bào có thể ảnh hưởng đến tuổi thọ, sức khỏe và sự an toàn của bộ pin và gây ra sự cố sớm. Cách tiếp cận của chúng tôi cân bằng năng lượng trong mỗi ô trong gói, đưa tất cả các ô về trạng thái sạc được nhắm mục tiêu cuối cùng một cách cân bằng và cải thiện tuổi thọ của gói pin”.

Tác giả Onori cho biết các mô phỏng ban đầu cho thấy pin sử dụng công nghệ mới có thể xử lý nhiều hơn ít nhất 20% chu kỳ sạc-xả; ngay cả khi sạc nhanh thường xuyên, điều này gây thêm căng thẳng cho pin.

Hầu hết các nỗ lực trước đây nhằm kéo dài tuổi thọ pin ô tô điện đều tập trung vào việc cải thiện thiết kế, vật liệu và sản xuất các ô đơn lẻ. Nghiên cứu mới bắt đầu với sự hiểu biết rằng các liên kết yếu của các tế bào pin lithium-ion là không thể tránh khỏi trong quá trình sản xuất không hoàn hảo và do một số tế bào phân hủy nhanh hơn các tế bào khác khi chúng tiếp xúc với các áp lực như nhiệt. Điều quan trọng là điều chỉnh tốc độ sạc phù hợp với dung lượng duy nhất của từng tế bào để ngăn ngừa sự cố.

Được truyền cảm hứng để chế tạo pin triệu dặm

Một phần động lực cho nghiên cứu mới bắt nguồn từ thông báo năm 2020 của Tesla, về việc nghiên cứu một loại “pin hàng triệu dặm”. Đây sẽ là loại pin có khả năng cung cấp năng lượng cho ô tô trong quãng đường 1 triệu dặm trở lên (với cách sạc thông thường) trước khi đạt đến mức giới hạn, giống như pin lithium-ion trong điện thoại hoặc máy tính xách tay cũ, pin của EV chứa quá ít năng lượng để hoạt động. .

Loại pin như vậy sẽ vượt quá mức bảo hành thông thường của các nhà sản xuất ô tô đối với pin xe điện là 8 năm hoặc 100.000 dặm. Mặc dù các bộ pin thường xuyên được các nhà sản xuất giới thiệu rằng sẽ bảo hành lâu hơn, nhưng niềm tin của người tiêu dùng đối với xe điện có thể được củng cố nếu việc thay thế bộ pin đắt tiền như hiện nay sẽ giảm chi phí trong tương lai.

Loại pin vẫn có thể sạc sau hàng nghìn lần sạc cũng có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình điện khí hóa xe tải đường dài và áp dụng các hệ thống từ phương tiện đến lưới điện, trong đó pin EV sẽ lưu trữ và truyền năng lượng tái tạo cho lưới điện.

Simona Onori cho biết: “Người ta giải thích rằng khái niệm pin triệu dặm không thực sự là một chất hóa học mới, mà chỉ là một cách để vận hành pin bằng cách không bắt nó sử dụng hết mức phạm vi sạc”.

Mẫu pin có độ chính xác cao

Nhóm nghiên cứu đã bắt đầu bằng cách tạo ra một mô hình máy tính có độ chính xác cao về hành vi của pin, đại diện cho những thay đổi vật lý và hóa học xảy ra bên trong pin trong suốt thời gian hoạt động của nó. Một số thay đổi này diễn ra chỉ trong vài giây hoặc vài phút—những thay đổi khác diễn ra trong nhiều tháng hoặc thậm chí nhiều năm.

“Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, không có nghiên cứu nào trước đây sử dụng loại mô hình pin đa cấp độ chính xác cao mà chúng tôi đã tạo ra“. – Simona Onori, Tác giả nghiên cứu cao cấp và Trợ lý giáo sư, Khoa học năng lượng, Trường bền vững Doerr, Đại học Stanford.

Việc chạy các mô phỏng cùng với mô hình chỉ ra rằng một bộ pin hiện đại có thể được cải thiện và điều chỉnh bằng cách chấp nhận các biến thể giữa các ô cấu thành của nó. Onori và các cộng tác viên tưởng tượng mô hình của họ sẽ được sử dụng để dẫn dắt sự phát triển của hệ thống quản lý pin BMS trong những năm tới và cũng có thể được triển khai một cách đơn giản trong các thiết kế xe hiện tại.

Hầu như bất kỳ ứng dụng nào gây ra thứ gọi là “làm hao pin rất nhiều” đều được nghiên cứu kỹ để cải thiện khả năng quản lý pin bởi đội ngũ Onori đã nêu.

Onori cho biết: “Pin Lithium-ion đã thay đổi thế giới theo rất nhiều cách. Điều quan trọng là những gì mà chúng tôi nhận được từ công nghệ biến đổi này và những người kế nhiệm nó sẽ phát triển tiếp trong tương lai để đảm bảo có một bộ pin xe điện cũng như cách sạc pin tiêu chuẩn mà không làm giảm tuổi thọ của nó”.

Nếu bạn đọc muốn tải nghiên cứu này của tác giả trên, có thể truy cập vào địa chỉ liên kết này: https :// 128.84.4.18 /pdf/ 2203.04226
– (Vui lòng xóa dấu cách để có thể truy cập được link tải, không có virus).

Bài viết liên quan: