పునర్వినియోగ బ్యాటరీల దీర్ఘాయువుకు రహస్యం వైవిధ్యాన్ని స్వీకరించడంలో ఉండవచ్చు. ఒక ప్యాక్‌లోని లిథియం-అయాన్ సెల్‌లు ఎలా క్షీణిస్తాయో తెలిపే కొత్త నమూనా, ప్రతి సెల్ సామర్థ్యానికి అనుగుణంగా ఛార్జింగ్‌ను సర్దుబాటు చేసే మార్గాన్ని చూపిస్తుంది. దీనివల్ల EV బ్యాటరీలు ఎక్కువ ఛార్జ్ సైకిళ్లను తట్టుకుని, వైఫల్యాన్ని నివారించగలవు.

నవంబర్ 5న ప్రచురించబడిన పరిశోధనIEEE ట్రాన్సాక్షన్స్ ఆన్ కంట్రోల్ సిస్టమ్స్ టెక్నాలజీప్యాక్‌లోని ప్రతి సెల్‌కు ఛార్జ్‌ను ఏకరీతిగా అందించడానికి బదులుగా, దానికి ప్రవహించే విద్యుత్ ప్రవాహ పరిమాణాన్ని చురుకుగా నిర్వహించడం ద్వారా అరుగుదల మరియు చిరుగుదలను ఎలా తగ్గించవచ్చో ఇది చూపిస్తుంది. ఈ విధానం ప్రతి సెల్ దాని అత్యుత్తమ మరియు సుదీర్ఘ జీవితకాలాన్ని గడపడానికి సమర్థవంతంగా వీలు కల్పిస్తుంది.

స్టాన్‌ఫర్డ్ ప్రొఫెసర్ మరియు ఈ అధ్యయనానికి సీనియర్ రచయిత అయిన సిమోనా ఒనోరి ప్రకారం, ప్రాథమిక సిమ్యులేషన్‌లు సూచిస్తున్నదేమిటంటే, బ్యాటరీపై అదనపు ఒత్తిడిని కలిగించే తరచు ఫాస్ట్ ఛార్జింగ్ చేసినప్పటికీ, ఈ కొత్త టెక్నాలజీతో నిర్వహించబడే బ్యాటరీలు కనీసం 20% ఎక్కువ ఛార్జ్-డిశ్చార్జ్ సైకిళ్లను తట్టుకోగలవు.

ఎలక్ట్రిక్ కార్ బ్యాటరీ జీవితకాలాన్ని పొడిగించడానికి గతంలో చేసిన చాలా ప్రయత్నాలు, ఒక గొలుసులోని లింకుల వలె, ఒక బ్యాటరీ ప్యాక్ దానిలోని అత్యంత బలహీనమైన సెల్ ఎంత సమర్థవంతంగా ఉందో అంత సమర్థవంతంగానే ఉంటుంది అనే ప్రాథమిక సూత్రం ఆధారంగా, ఒక్కో సెల్ యొక్క డిజైన్, పదార్థాలు మరియు తయారీని మెరుగుపరచడంపై దృష్టి సారించాయి. తయారీలోని లోపాల వల్ల మరియు వేడి వంటి ఒత్తిళ్లకు గురైనప్పుడు కొన్ని సెల్స్ ఇతరుల కంటే వేగంగా క్షీణించడం వల్ల బలహీనమైన లింకులు అనివార్యమైనప్పటికీ, అవి మొత్తం ప్యాక్‌ను దెబ్బతీయాల్సిన అవసరం లేదనే అవగాహనతో ఈ కొత్త అధ్యయనం ప్రారంభమవుతుంది. వైఫల్యాన్ని నివారించడానికి, ప్రతి సెల్ యొక్క ప్రత్యేక సామర్థ్యానికి అనుగుణంగా ఛార్జింగ్ రేట్లను సర్దుబాటు చేయడమే ఇక్కడ కీలకం.

"సరిగ్గా పరిష్కరించకపోతే, సెల్-టు-సెల్ వైవిధ్యాలు బ్యాటరీ ప్యాక్ యొక్క మన్నిక, ఆరోగ్యం మరియు భద్రతకు ముప్పు కలిగించి, బ్యాటరీ ప్యాక్ త్వరగా పనిచేయకుండా పోయేలా చేస్తాయి," అని స్టాన్‌ఫోర్డ్ డోయెర్ స్కూల్ ఆఫ్ సస్టైనబిలిటీలో ఎనర్జీ సైన్స్ ఇంజనీరింగ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ అయిన ఒనోరి అన్నారు. "మా విధానం ప్యాక్‌లోని ప్రతి సెల్‌లో శక్తిని సమానం చేస్తుంది, అన్ని సెల్‌లను సమతుల్య పద్ధతిలో తుది లక్షిత ఛార్జ్ స్థాయికి తీసుకువచ్చి, ప్యాక్ యొక్క మన్నికను మెరుగుపరుస్తుంది."

మిలియన్ మైళ్ల బ్యాటరీని నిర్మించాలనే స్ఫూర్తి

ఈ కొత్త పరిశోధనకు ప్రేరణలో కొంత భాగం, ఎలక్ట్రిక్ కార్ల కంపెనీ అయిన టెస్లా 2020లో "మిలియన్-మైల్ బ్యాటరీ"పై పనిచేస్తున్నట్లు చేసిన ప్రకటన నుండి వచ్చింది. ఈ బ్యాటరీ (క్రమం తప్పకుండా ఛార్జింగ్ చేస్తూ) ఒక కారును 10 లక్షల మైళ్లు లేదా అంతకంటే ఎక్కువ దూరం నడపగలదు. అయితే, పాత ఫోన్ లేదా ల్యాప్‌టాప్‌లోని లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీ లాగా, ఈవీ బ్యాటరీ పనిచేయడానికి అవసరమైనంత ఛార్జ్‌ను నిలుపుకోలేని స్థితికి ఇది చేరుకుంటుంది.

అటువంటి బ్యాటరీ, ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల బ్యాటరీల కోసం వాహన తయారీదారులు ఇచ్చే సాధారణ ఎనిమిది సంవత్సరాలు లేదా 100,000 మైళ్ల వారంటీని మించిపోతుంది. బ్యాటరీ ప్యాక్‌లు సాధారణంగా వాటి వారంటీ కంటే ఎక్కువ కాలం పనిచేసినప్పటికీ, ఖరీదైన బ్యాటరీ ప్యాక్ రీప్లేస్‌మెంట్లు మరింత అరుదుగా మారితే ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలపై వినియోగదారుల విశ్వాసం బలపడవచ్చు. వేలసార్లు రీఛార్జ్ చేసిన తర్వాత కూడా ఛార్జ్‌ను నిలుపుకోగల బ్యాటరీ, సుదూర ప్రయాణ ట్రక్కుల విద్యుదీకరణకు, మరియు వెహికల్-టు-గ్రిడ్ వ్యవస్థలను అవలంబించడానికి కూడా మార్గం సుగమం చేస్తుంది. ఈ వ్యవస్థలలో, EV బ్యాటరీలు పునరుత్పాదక శక్తిని నిల్వ చేసి పవర్ గ్రిడ్‌కు పంపిణీ చేస్తాయి.

"మిలియన్-మైల్ బ్యాటరీ కాన్సెప్ట్ అనేది నిజానికి కొత్త రసాయన శాస్త్రం కాదని, బ్యాటరీని పూర్తి ఛార్జ్ పరిధిని ఉపయోగించకుండా ఆపరేట్ చేసే ఒక మార్గం మాత్రమేనని తరువాత వివరించబడింది," అని ఒనోరి అన్నారు. సంబంధిత పరిశోధన సింగిల్ లిథియం-అయాన్ సెల్‌లపై కేంద్రీకృతమై ఉంది, ఇవి సాధారణంగా పూర్తి బ్యాటరీ ప్యాక్‌ల వలె వేగంగా ఛార్జ్ సామర్థ్యాన్ని కోల్పోవు.

ఆసక్తితో, ఒనోరి మరియు ఆమె ల్యాబ్‌లోని ఇద్దరు పరిశోధకులు – పోస్ట్‌డాక్టోరల్ స్కాలర్ వహీద్ అజీమి మరియు పీహెచ్‌డీ విద్యార్థి అనిరుధ్ అల్లం – వందలు లేదా వేల సెల్‌లను కలిగి ఉండే పూర్తి బ్యాటరీ ప్యాక్ యొక్క పనితీరును మరియు సేవా జీవితాన్ని, ఇప్పటికే ఉన్న బ్యాటరీ రకాల సృజనాత్మక నిర్వహణ ద్వారా ఎలా మెరుగుపరచవచ్చో పరిశోధించాలని నిర్ణయించుకున్నారు.

అధిక విశ్వసనీయత గల బ్యాటరీ మోడల్

మొదటి అడుగుగా, పరిశోధకులు బ్యాటరీ ప్రవర్తనకు సంబంధించిన ఒక అత్యంత కచ్చితమైన కంప్యూటర్ నమూనాని రూపొందించారు. ఇది, ఒక బ్యాటరీ తన కార్యాచరణ జీవితకాలంలో లోపల జరిపే భౌతిక మరియు రసాయన మార్పులను ఖచ్చితంగా ప్రతిబింబిస్తుంది. ఈ మార్పులలో కొన్ని సెకన్లు లేదా నిమిషాల వ్యవధిలోనే జరుగుతాయి – మరికొన్ని నెలలు లేదా సంవత్సరాల పాటు కొనసాగుతాయి.

"మాకు తెలిసినంతవరకు, మేము రూపొందించినటువంటి అత్యంత కచ్చితమైన, బహుళ-కాలమాన బ్యాటరీ నమూనాను ఇంతకు ముందు ఏ అధ్యయనమూ ఉపయోగించలేదు," అని స్టాన్‌ఫోర్డ్ ఎనర్జీ కంట్రోల్ ల్యాబ్ డైరెక్టర్ అయిన ఒనోరి అన్నారు.

మోడల్‌తో సిమ్యులేషన్‌లను నిర్వహించినప్పుడు, ఆధునిక బ్యాటరీ ప్యాక్‌లోని భాగాల మధ్య ఉన్న వ్యత్యాసాలను పరిగణనలోకి తీసుకోవడం ద్వారా దానిని ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చని మరియు నియంత్రించవచ్చని తెలిసింది. రాబోయే సంవత్సరాల్లో, ఇప్పటికే ఉన్న వాహన డిజైన్‌లలో సులభంగా అమర్చగల బ్యాటరీ నిర్వహణ వ్యవస్థల అభివృద్ధికి మార్గదర్శకంగా తమ మోడల్‌ను ఉపయోగించవచ్చని ఒనోరి మరియు అతని సహచరులు భావిస్తున్నారు.

ప్రయోజనం పొందేవి కేవలం ఎలక్ట్రిక్ వాహనాలు మాత్రమే కాదు. "బ్యాటరీ ప్యాక్‌పై అధిక ఒత్తిడిని కలిగించే" దాదాపు ఏ అనువర్తనమైనా, ఈ కొత్త ఫలితాల ఆధారంగా మెరుగైన నిర్వహణకు మంచి అభ్యర్థి కాగలదని ఒనోరి అన్నారు. ఒక ఉదాహరణ? ఎలక్ట్రిక్ వర్టికల్ టేకాఫ్ మరియు ల్యాండింగ్ సామర్థ్యం గల డ్రోన్ లాంటి విమానాలు, వీటిని కొన్నిసార్లు eVTOL అని కూడా పిలుస్తారు. రాబోయే దశాబ్దంలో ఇవి ఎయిర్ టాక్సీలుగా పనిచేస్తాయని, ఇతర పట్టణ వైమానిక రవాణా సేవలను అందిస్తాయని కొంతమంది పారిశ్రామికవేత్తలు ఆశిస్తున్నారు. అయినప్పటికీ, సాధారణ విమానయానం మరియు పునరుత్పాదక శక్తిని పెద్ద ఎత్తున నిల్వ చేయడం వంటి రీఛార్జ్ చేయగల లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలకు ఇతర అనువర్తనాలు కూడా ఉన్నాయి.

"లిథియం-అయాన్ బ్యాటరీలు ఇప్పటికే ప్రపంచాన్ని ఎన్నో విధాలుగా మార్చేశాయి," అని ఒనోరి అన్నారు. "ఈ పరివర్తనాత్మక సాంకేతికత నుండి, భవిష్యత్తులో రాబోయే దాని తదుపరి రూపాల నుండి మనం సాధ్యమైనంత ఎక్కువ ప్రయోజనం పొందడం చాలా ముఖ్యం."