Технології
Технології

Вчені навчилися ефективно визначати строк роботи акумуляторів

Дослідники Стенфордського університету розробили модель, яка може прогнозувати справжній стан акумулятора у режимі реального часу. Алгоритм поєднує дані датчиків з комп’ютерним моделюванням фізичних процесів, що погіршують елементи літій-іонних батарей, для прогнозування ємності акумулятора та рівня його заряду. Стаття про це доступна у журналі IEEE Transactions on Control Systems Technology.

Як старіють акумулятори?

Старіння сприяє зменшенню продуктивності акумуляторів, що призводить до проблем із їхньою надійністю та безпекою. Це проявляється у вигляді зменшення ємності акумулятора, а отже і кількості заряду, який він здатний віддавати. Існують різні хімічні та фізичні механізми старіння, що впливають на анод і катод акумуляторів. Поки що математично змоделювати основну динаміку кожного механізму чи їхню взаємодію неможливо, так само як і контролювати ці реакції у достатній мірі. Більшість способів визначати старіння літій-іонних акумуляторів заснована на зростанні твердого електролітного інтерфазного шару та вважає його домінуючим механізмом старіння. Такий шар — це тонка плівка, яка утворюється навколо аноду завдяки електроліту. З використанням батареї цей шар поступово зростає, знижуючи ємність та потужність акумулятора.

Який метод пропонують вчені?

Традиційні системи управління акумуляторами, як правило, покладаються на моделі, які передбачають, що кількість літію в кожному електроді не змінюється. Насправді літій втрачається через побічні реакції у процесі деградації батареї. Вчені розробили нову систему із постійно оновлюваними оцінками концентрації літію та спеціальним алгоритмом для кожного електрода, що можна відслідковувати за допомогою датчиків під час роботи системи. Результати перевірки експериментальних даних показують похибку в оцінці ємності акумулятора за допомогою цього методу в межах 2%.

Дослідники працювали з акумулятором, який зазвичай використовується в електромобілях, але система повинна застосовуватися і до інших типів літій-іонних акумуляторів. Таким чином, її можна буде інтегрувати у сучасні технології.