Baterije električnih vozila dobijaju duži životni vek kad se slabe ćelije zaobiđu

U današnjim baterijama za električna vozila, jedna slaba ćelija može ograničiti vek trajanja čitavog baterijskog punjenja, čak i kad ostale ćelije još rade dobro.

Cilj je da buduće baterije mogu da premoste slabe ćelije i bolje iskoriste preostali kapacitet. Studija pod vođstvom Tehnološkog univerziteta Čalmers u Švedskoj pokazuje da nova „pametna baterijska arhitektura“, u optimalnim uslovima, može produžiti životni vek baterija za više od 20 procenata kod određenih električnih vozila. Istovremeno, ukupni troškovi mogu biti smanjeni tokom životnog veka baterije.

Preporučujemo

Baterijska pakovanja u električnim vozilima (EV) sastoje se od mnogo uzajamno povezanih ćelija koje ne stare na isti način. U današnjoj baterijskoj strukturi, najslabija ćelija stoga može postaviti granicu za čitavo pakovanje.

Istraživači na Tehnološkom univerzitetu Čalmers u Švedskoj opisuju strukturu kao ćelije koje su povezane užetom dok pokušavaju da se kreću napred. Pošto su vezane jedna za drugu, svaka mora da drži korak sa najsporijom ćelijom i da se zaustavi kad se ta ćelija zaustavi. Rešenje je da baterija umesto toga može da zaobiđe ćeliju koja pravi probleme i nastavi napred.

Prethodno istraživanje je pokazalo koliko značajne razlike između ćelija mogu biti za učinak i životni vek EV baterija. U nedavno objavljenoj studiji, otkriveno je da najslabije ćelije jasno ograničavaju čitavo baterijsko punjenje.

Baterija koja može da se prilagodi dok ćelije stare

U novoj studiji, istraživači mapiraju prednosti takozvanih rekonfigurabilnih baterijskih pakovanja, gde prekidači i kontrolni sistemi mogu menjati veze između ćelija. Ove baterije mogu premostiti slabije ćelije tako da se više preostalog kapaciteta iskoristi.

Najnaprednije rešenje – gde se svaka ćelija može kontrolisati odvojeno – može produžiti životni vek za više od 20 procenata kod nekih visokonaponskih vozila, kao što su električni kamioni i električni automobili velikog dometa. U praksi je verovatnije da će grupe ćelija biti kontrolisane zajedno.

„Rekonfiguracija nije pitanje ’uključenog ili isključenog’. To je spektar, a gde proizvođač odluči da se pozicionira na tom spektru određuje koliki deo potencijalne koristi može biti ostvaren“, kažu naučnici.

Duži životni vek može prevagnuti nad većim troškom

Da bi ilustrovali šta ovi rezultati mogu značiti u praksi, istraživači su analizirali primer sa tipičnom automobilskom baterijom od 80 kilovat-časova i godišnjom kilometražom od 12.000 kilometara. Pretpostavka je da se konvencionalno baterijsko pakovanje zamenjuje nakon 10 godina, u skladu sa trenutnom industrijskom praksom. Rekonfigurabilno pakovanje dostiže istu tačku nakon otprilike 11 godina. Takođe je imalo veću rezidualnu vrednost pošto je manje propalo zbog starenja.

„Za vlasnika električnog automobila, velika je prednost što baterija traje duže. Za vozni park sa stotinama baterija, produženje života baterija može značiti velike uštede“, kažu istraživači.

Ova tehnologija još nije dostupna u serijski ili masovno proizvedenim vozilima, ali je testirana u istraživačkim i industrijskim prototipovima. Pošto zahteva dodatnu elektroniku, tehnologija ima veću početnu cenu, ali istraživači takođe pokazuju da duži radni vek i veća rezidualna vrednost mogu prevagnuti nad dodatnim troškom u mnogim realnim uslovima. Potencijal je najveći kod visokonaponskih vozila sa velikim dometom i mnogo serijski povezanih ćelija.

Pored produženog trajanja baterije, istraživači ukazuju i na veće koristi u smislu održivosti. Danas se znatni resursi troše na testiranje i na spajanje ćelija sa sličnim karakteristikama tokom proizvodnje. Nova tehnologija omogućava veću varijaciju među ćelijama i mogla bi smanjiti potrebu za tako preciznim spajanjem. Veći deo baterijskih pakovanja takođe može imati drugi život, npr. kao stacionarno energetsko skladište.

„Baterijsko punjenje koje se prerano povuče iz upotrebe predstavlja protraćen materijal i protraćenu energiju. Duža upotreba baterija je stoga argument za održivost, čak i pre nego što se u obzir uzme ekonomija“, kažu autori studije.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)