Các pin của xe điện chịu sự sử dụng bình thường của người lái xe trong thế giới thực như giao thông nặng, các chuyến đi đường cao tốc dài, các chuyến đi thành phố ngắn,và chủ yếu là đỗ xe có thể kéo dài khoảng một phần ba lâu hơn các nhà nghiên cứu đã dự đoán, theo một nghiên cứu mới của các nhà khoa học làm việc tại Trung tâm SLAC-Stanford Battery,một trung tâm chung giữa Viện Năng lượng Precourt của Đại học Stanford và Phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia SLACĐiều này cho thấy rằng chủ sở hữu của một chiếc xe điện thông thường có thể không cần phải thay thế bộ pin đắt tiền hoặc mua một chiếc xe mới trong vài năm nữa.

Hầu như mọi khi, các nhà khoa học và kỹ sư pin đã thử nghiệm vòng đời của các thiết kế pin mới trong phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng tốc độ xả liên tục tiếp theo là sạc lại.Chúng lặp lại chu kỳ này nhanh chóng nhiều lần để nhanh chóng tìm hiểu liệu một thiết kế mới có tốt hay không cho tuổi thọ, trong số những phẩm chất khác.

Đây không phải là một cách tốt để dự đoán tuổi thọ của pin EV, đặc biệt là đối với những người sở hữu EV cho việc đi lại hàng ngày, theo nghiên cứu được công bố ngày 9 tháng 12 trên Nature Energy.Trong khi giá pin đã giảm khoảng 90% trong 15 năm quaVì vậy, những người đi xe điện hiện tại và tương lai có thể vui mừng khi biết rằng nhiều dặm thêm đang chờ đợi họ.

"Chúng tôi đã không thử nghiệm pin EV theo cách đúng đắn", Simona Onori, tác giả cao cấp và phó giáo sư khoa học năng lượng và kỹ thuật tại Trường Bền vững Stanford Doerr nói."Đối với sự ngạc nhiên của chúng tôi", lái xe thực sự với gia tốc thường xuyên, phanh để sạc pin một chút, dừng lại để bật vào một cửa hàng, và để pin nghỉ ngơi trong nhiều giờ tại một thời điểm,giúp pin tồn tại lâu hơn chúng tôi đã nghĩ dựa trên các thử nghiệm phòng thí nghiệm tiêu chuẩn công nghiệp.

Một bất ngờ thú vị.

Các nhà nghiên cứu đã thiết kế bốn loại hồ sơ xả EV, từ xả cố định tiêu chuẩn đến xả động dựa trên dữ liệu lái xe thực tế.Nhóm nghiên cứu đã thử nghiệm 92 pin lithium-ion thương mại trong hơn hai năm trên các hồ sơ xảCuối cùng, các hồ sơ càng thực tế phản ánh hành vi lái xe thực tế, tuổi thọ của EV càng cao.

Theo nghiên cứu, có một số yếu tố góp phần vào tuổi thọ bất ngờ này.Một thuật toán học máy được đào tạo trên tất cả các dữ liệu mà nhóm thu thập đã giúp giải thích tác động của các hồ sơ xả năng động đối với sự suy thoái pin.

Ví dụ, nghiên cứu cho thấy mối tương quan giữa gia tốc EV nhanh và ngắn và suy thoái chậm hơn.bao gồm cả nhóm nghiên cứu này, rằng các đỉnh tăng tốc là xấu cho pin EV. nhấn chân mạnh không đẩy nhanh tuổi già. nếu có gì, nó làm chậm nó, giải thích Alexis Geslin,một trong ba tác giả chính của nghiên cứu và một sinh viên tiến sĩ về khoa học vật liệu và kỹ thuật và khoa học máy tính tại Trường Kỹ thuật Stanford.

Hai cách để lão hóa

Nhóm nghiên cứu cũng tìm kiếm sự khác biệt trong quá trình lão hóa pin do nhiều chu kỳ sạc-tháo điện so với quá trình lão hóa pin chỉ theo thời gian.Pin của bạn ở nhà đã nằm không sử dụng trong ngăn kéo trong nhiều năm sẽ không hoạt động tốt như khi bạn mua chúng, nếu chúng hoạt động.

Chúng tôi, các kỹ sư pin, đã giả định rằng sự lão hóa theo chu kỳ quan trọng hơn nhiều so với sự lão hóa theo thời gian.Điều đó chủ yếu đúng đối với xe điện thương mại như xe buýt và xe tải giao hàng hầu như luôn được sử dụng hoặc được sạc lại"Đối với người tiêu dùng sử dụng xe điện của họ để đi làm, đón con cái, đi đến cửa hàng tạp hóa, nhưng hầu hết không sử dụng chúng hoặc thậm chí sạc chúng,thời gian trở thành nguyên nhân chủ yếu của sự lão hóa trên xe đạp.

Nghiên cứu xác định một điểm ngọt ngào về tốc độ xả trung bình để cân bằng thời gian lão hóa và chu kỳ lão hóa, ít nhất là cho pin thương mại mà họ đã thử nghiệm.cửa sổ đó là trong phạm vi thực tế của người tiêu dùng lái xe EVCác nhà sản xuất ô tô có thể cập nhật phần mềm quản lý pin EV của họ để tận dụng những phát hiện mới và tối đa hóa tuổi thọ pin trong điều kiện thực tế.

Nhìn về phía trước

"Trong tương lai, đánh giá các hóa chất và thiết kế pin mới với hồ sơ nhu cầu thực tế sẽ thực sự quan trọng", học giả sau tiến sĩ khoa học năng lượng và kỹ thuật Le Xu nói.Các nhà nghiên cứu bây giờ có thể xem xét lại các cơ chế lão hóa được cho là ởĐiều này sẽ tạo điều kiện cho việc phát triển các thuật toán điều khiển tiên tiến tối ưu hóa việc sử dụng các kiến trúc pin thương mại hiện có.

Những ý nghĩa của nghiên cứu mở rộng ra ngoài pin, các nhà khoa học và kỹ sư có thể áp dụng các nguyên tắc này cho các ứng dụng lưu trữ năng lượng khác.cũng như các vật liệu và thiết bị khác trong khoa học vật lý trong đó lão hóa là rất quan trọng, như nhựa, kính, pin mặt trời, và một số vật liệu sinh học được sử dụng trong cấy ghép.

Công trình này nhấn mạnh sức mạnh của việc tích hợp nhiều lĩnh vực chuyên môn từ khoa học vật liệu, kiểm soát và mô hình hóa đến máy học để thúc đẩy đổi mới, Onori nói.

Được in lại từ Báo cáo Stanford