ዳግም ሊሞሉ የሚችሉ ባትሪዎች ረጅም ዕድሜ የመኖር ሚስጥር ልዩነትን በማካተት ላይ ሊሆን ይችላል። በአንድ ጥቅል ውስጥ ያሉ የሊቲየም-አዮን ሴሎች እንዴት እንደሚበላሹ የሚያሳይ አዲስ ሞዴል የኢቪ ባትሪዎች ተጨማሪ የኃይል መሙያ ዑደቶችን እንዲቋቋሙ እና ውድቀትን እንዲከላከሉ የኃይል መሙያውን ለእያንዳንዱ ሕዋስ አቅም ለማበጀት መንገድን ያሳያል።

ጥናቱ፣ የታተመው ህዳር 5 ቀንየ IEEE ግብይቶች በመቆጣጠሪያ ስርዓቶች ቴክኖሎጂ, በአንድ ጥቅል ውስጥ ወደ እያንዳንዱ ሕዋስ የሚፈሰውን የኤሌክትሪክ ፍሰት መጠን በንቃት ማስተዳደር፣ ቻርጅ በእኩል ከማድረስ ይልቅ፣ መበስበስንና መቀደድን እንዴት ሊቀንስ እንደሚችል ያሳያል። ይህ አካሄድ እያንዳንዱ ሕዋስ ምርጡን - እና ረጅም - ዕድሜውን እንዲኖር በብቃት ያስችለዋል።

እንደ ስታንፎርድ ፕሮፌሰር እና ከፍተኛ የጥናት ደራሲ ሲሞና ኦኖሪ ገለጻ፣ የመጀመሪያዎቹ ማስመሰያዎች እንደሚያሳዩት በአዲሱ ቴክኖሎጂ የሚተዳደሩ ባትሪዎች ቢያንስ 20% ተጨማሪ የኃይል መሙያ-የማውጣት ዑደቶችን መቋቋም ይችላሉ፣ በተደጋጋሚ ፈጣን ባትሪ መሙላት ቢኖርም እንኳ፣ ይህም በባትሪው ላይ ተጨማሪ ጫና ይፈጥራል።

የኤሌክትሪክ መኪና የባትሪ ዕድሜን ለማራዘም የተደረጉት አብዛኛዎቹ ቀደም ሲል የተደረጉ ጥረቶች ነጠላ ሴሎችን ዲዛይን፣ ቁሳቁሶች እና ማምረት በማሻሻል ላይ ያተኮሩ ሲሆን፣ ልክ እንደ ሰንሰለት ውስጥ ያሉ አገናኞች፣ የባትሪ ጥቅል ከደካማው ሴል ጋር እኩል ነው በሚለው መሠረት። አዲሱ ጥናት የሚጀምረው ደካማ አገናኞች የማይቀሩ ቢሆኑም - በማምረት ጉድለቶች ምክንያት እና አንዳንድ ሴሎች እንደ ሙቀት ላሉት ጭንቀቶች ሲጋለጡ ከሌሎቹ በበለጠ ፍጥነት ስለሚበላሹ - ሙሉውን ጥቅል ዝቅ ማድረግ እንደማያስፈልጋቸው በመረዳት ነው። ቁልፉ የኃይል መሙያ መጠኖችን ከእያንዳንዱ ሴል ልዩ አቅም ጋር ማስማማት ውድቀትን ለመከላከል ነው።

“በአግባቡ ካልተስተካከለ፣ የሴል-ወደ-ሴል ልዩነቶች የባትሪ ጥቅልን ረጅም ዕድሜ፣ ጤና እና ደህንነት አደጋ ላይ ሊጥሉ እና የባትሪ ጥቅል ብልሽት ሊያስከትሉ ይችላሉ” ሲሉ በስታንፎርድ ዶየር የዘላቂነት ትምህርት ቤት የኢነርጂ ሳይንስ ምህንድስና ረዳት ፕሮፌሰር የሆኑት ኦኖሪ ተናግረዋል። “አቀራረባችን በእያንዳንዱ ሕዋስ ውስጥ ያለውን ኃይል እኩል ያደርገዋል፣ ሁሉንም ሴሎች ሚዛናዊ በሆነ መንገድ ወደ መጨረሻው የታለመ የኃይል መጠን ያመጣቸዋል እና የጥቅሉን ረጅም ዕድሜ ያሻሽላል።”

አንድ ሚሊዮን ማይል ባትሪ ለመገንባት ተነሳሽነት

የአዲሱ ጥናት ተነሳሽነት አንዱ ክፍል የኤሌክትሪክ መኪና ኩባንያ የሆነው ቴስላ በ2020 “በሚሊዮን ማይል ባትሪ” ላይ እንደሚሠራ ባወጣው ማስታወቂያ ላይ የተመሠረተ ነው። ይህ ባትሪ መኪናን ለ1 ሚሊዮን ማይል ወይም ከዚያ በላይ (በመደበኛ ቻርጅ) ኃይል የማመንጨት አቅም ያለው ሲሆን ልክ እንደ አሮጌ ስልክ ወይም ላፕቶፕ ውስጥ እንደሚገኘው የሊቲየም-አዮን ባትሪ፣ የኢቪው ባትሪ በጣም አነስተኛ ኃይል የማከማቸት አቅም ያለው ደረጃ ላይ ከመድረሱ በፊት (በመደበኛ ቻርጅ) መኪናን ለ1 ሚሊዮን ማይል ወይም ከዚያ በላይ ኃይል የማመንጨት አቅም ያለው ባትሪ ነው።

እንዲህ ዓይነቱ ባትሪ ለስምንት ዓመታት ወይም ለ100,000 ማይል የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪ ባትሪዎች የመኪና አምራቾች ከሚሰጡት መደበኛ ዋስትና በላይ ይሆናል። የባትሪ ፓኬጆች ዋስትናቸውን በተደጋጋሚ ቢያልፉም፣ ውድ የሆኑ የባትሪ ፓኬጆች ምትክ ብርቅ ከሆነ የሸማቾች በኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ላይ ያላቸው እምነት ሊጠናከር ይችላል። በሺዎች የሚቆጠሩ ባትሪዎችን ከሞላ በኋላም ቻርጅ መያዝ የሚችል ባትሪ ረጅም ጉዞ ያላቸውን የጭነት መኪናዎች ኤሌክትሪክ ለማስኬድ እና የኤሌክትሪክ ኃይል ማመንጫ ስርዓቶችን ለመጠቀም መንገዱን ሊያመቻች ይችላል፣ በዚህም የኢቪ ባትሪዎች ለኃይል ፍርግርግ ታዳሽ ኃይል ያከማቻሉ እና ይልካሉ።

“በኋላ ላይ የሚሊዮን ማይል የባትሪ ጽንሰ-ሀሳብ አዲስ ኬሚስትሪ ሳይሆን ባትሪውን ሙሉ የኃይል መሙያ ክልል እንዳይጠቀም በማድረግ ለማንቀሳቀስ የሚያስችል መንገድ እንደሆነ ተብራርቷል” ሲል ኦኖሪ ተናግሯል። ተዛማጅ ጥናቶች ያተኮሩት በነጠላ ሊቲየም-አዮን ሴሎች ላይ ሲሆን እነዚህም በአጠቃላይ ሙሉ የባትሪ ፓኬቶች እንደሚያደርጉት የኃይል መሙያ አቅማቸውን በፍጥነት አያጡም።

ኦኖሪ እና ሁለት የላብራቶሪ ተመራማሪዎች - የድህረ ዶክትሬት ምሁር ቫሂድ አዚሚ እና የዶክትሬት ተማሪ አኒሩድ አላም - አሁን ያሉ የባትሪ ዓይነቶችን የፈጠራ አያያዝ በመቶዎች ወይም በሺዎች የሚቆጠሩ ሴሎችን ሊይዝ የሚችል ሙሉ የባትሪ ጥቅል አፈጻጸምን እና የአገልግሎት ዘመንን እንዴት ሊያሻሽል እንደሚችል ለመመርመር ወስነዋል።

ከፍተኛ ጥራት ያለው የባትሪ ሞዴል

እንደ መጀመሪያ እርምጃ፣ ተመራማሪዎቹ ባትሪው በስራ ዘመኑ ውስጥ የሚከናወኑትን አካላዊ እና ኬሚካላዊ ለውጦችን በትክክል የሚወክል ከፍተኛ ታማኝነት ያለው የባትሪ ባህሪ ያለው የኮምፒውተር ሞዴል ፈጥረዋል። ከእነዚህ ለውጦች ውስጥ አንዳንዶቹ በሰከንዶች ወይም በደቂቃዎች ውስጥ ይከሰታሉ - ሌሎች ደግሞ በወራት ወይም በዓመታት ውስጥ ይከሰታሉ።

“እስከምናውቀው ድረስ፣ ከዚህ በፊት የፈጠርነውን ከፍተኛ ጥራት ያለው፣ ባለብዙ ጊዜ የባትሪ ሞዴል የተጠቀመበት ጥናት የለም” ሲሉ የስታንፎርድ ኢነርጂ ኮንትሮል ላብራቶሪ ዳይሬክተር የሆኑት ኦኖሪ ተናግረዋል።

ሞዴሉን በመጠቀም ማስመሰያዎችን ማስኬድ ዘመናዊ የባትሪ ጥቅል በሴሎቹ መካከል ያለውን ልዩነት በመቀበል ሊሻሻል እና ሊቆጣጠር እንደሚችል ይጠቁማል። ኦኖሪ እና ባልደረቦቻቸው ሞዴላቸው በሚቀጥሉት ዓመታት ውስጥ በነባር የተሽከርካሪ ዲዛይኖች ውስጥ በቀላሉ ሊተገበሩ የሚችሉ የባትሪ አስተዳደር ስርዓቶችን ልማት ለመምራት ጥቅም ላይ እንደሚውል ያስባሉ።

የኤሌክትሪክ ተሽከርካሪዎች ብቻ አይደሉም የሚጠቅሙት። ኦኖሪ “የባትሪውን ጥቅል ብዙ የሚያጎላ” ማንኛውም አፕሊኬሽን በአዲሶቹ ውጤቶች በመታገዝ ለተሻለ አስተዳደር ጥሩ እጩ ሊሆን ይችላል ብለዋል። አንድ ምሳሌ፡ አንዳንድ ሥራ ፈጣሪዎች እንደ አየር ታክሲ ሆነው እንዲሠሩ እና በሚቀጥሉት አስርት ዓመታት ውስጥ ሌሎች የከተማ አየር ተንቀሳቃሽነት አገልግሎቶችን እንደሚሰጡ የሚጠብቁት ድሮን መሰል አውሮፕላኖች። አሁንም፣ ለሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ሌሎች አፕሊኬሽኖች የተለመዱ ናቸው፣ አጠቃላይ አቪዬሽን እና ሰፊ የታዳሽ ኃይል ማከማቻን ጨምሮ።

“የሊቲየም-አዮን ባትሪዎች ዓለምን በብዙ መንገዶች ቀይረውታል” ብለዋል ኦኖሪ። “ከዚህ ትራንስፎርሜሽን ቴክኖሎጂ እና ከሚመጡት ተተኪዎቹ በተቻለን መጠን ብዙ ማግኘት አስፈላጊ ነው።”