Пояснення: як дослідження ІТ можуть покращити продуктивність літій-іонного акумулятора

Дослідники з IIT Guwahati розробили методику, яка може точно оцінити один з найважливіших внутрішніх станів батареї, відомий як SOC, скорочення від стану заряду.

Дослідники намагалися знайти альтернативи або способи покращити літій-іонні акумулятори. (Репрезентаційне зображення)

Дослідники з IIT Guwahati розробили методику для покращення продуктивності літій-іонних акумуляторів, які живлять більшість сучасних портативних пристроїв. Їхні висновки були опубліковані в журналі IEEE Xplore минулого місяця.

Інформаційний бюлетень| Натисніть, щоб отримати найкращі пояснення за день у папку 'Вхідні'.

Що таке літій-іонні акумулятори?

Нобелівську премію з хімії 2019 року спільно присудили Стенлі Віттінгему, Джону Гуденафу та Акірі Йошіно за робота, яка привела до розробки літій-іонних акумуляторів , які використовуються в більшості мобільних телефонів, смартфонів, планшетів, ноутбуків і павербанків та інших пристроїв. Перший комерційно життєздатний літій-іонний акумулятор був створений Йошіно в 1985 році, який розробив роботу Whittingham і Goodenough. Королівська шведська академія наук зазначає, що основа літій-іонної батареї була закладена під час нафтової кризи 1970-х років, приблизно в цей час Віттінгем почав працювати над розробкою методів, які могли б привести до енергетичних технологій без викопного палива.

Сьогодні більшість електричних транспортних засобів (EV) також використовують літій-іонні акумулятори, але повільно досягають своїх теоретичних меж, здатних забезпечити потужність приблизно до 300 Вт на кілограм енергії. Ці батареї також можна використовувати для зберігання сонячної та вітрової енергії, а це означає, що з їх широким використанням можна навіть жити в суспільстві без палива.

Незважаючи на це, деякі з недоліків літій-іонних акумуляторів включають їхню схильність до перегріву та їх схильність до пошкоджень під час високої напруги, оскільки вони виготовлені з легкозаймистих і горючих матеріалів. Такі акумулятори також з часом починають втрачати свою ємність — наприклад, акумулятор ноутбука, який використовується протягом кількох років, не функціонує так само добре, як новий.

Отже, що зараз розробили дослідники?

Дослідники з IIT Guwahati розробили методику, яка може точно оцінити один з найважливіших внутрішніх станів батареї, відомий як SOC, скорочення від стану заряду. SOC відображає залишок ємності батареї, тобто скільки більше заряду можна зняти з батареї, перш ніж вона повністю розрядиться. Знання про залишкову ємність допомагає оптимізувати використання ємності батареї, запобігати перезарядженню та недозарядженню батареї, збільшує термін її служби, знижує вартість і забезпечує безпеку батареї та її оточення, йдеться у прес-релізі, опублікованому IIT Guwahati.

Щоб збільшити термін служби батареї та оптимізувати її ємність, важливо точно передбачити різні її стани. Одним із таких станів є SOC, який поки що важко оцінити. Завдяки своїй роботі дослідники запропонували підхід, який дозволяє уникнути переоцінки і, отже, допомагає проводити точні вимірювання.

Чи є альтернативи літій-іонним акумуляторам?

Дослідники намагалися знайти альтернативи або способи покращити ці батареї. У 2019 році Лабораторія прикладної фізики Джона Хопкінса розробила літій-іонний акумулятор, який не горить.

Раніше в січні 2020 року дослідники з Австралії заявили, що вони розробили найефективніший у світі літій-сірчаний (Li-S) акумулятор, здатний живити смартфон протягом п’яти днів безперервно — еквівалент електромобілю, який може проїхати відстань понад 1000 км.

Хоча матеріали, які використовуються в літій-іонних батареях, не відрізняються від матеріалів в літій-іонних батареях, австралійські дослідники переконфігурували конструкцію сірчаних катодів (тип електричного провідника, через який рухаються електрони), щоб витримувати більш високу напругу без падіння загальна ємність.

Акумулятори Li-S зазвичай вважаються наступниками літій-іонних батарей через їх нижчу вартість виробництва, енергоефективність та підвищену безпеку. Вартість їх виробництва нижча, оскільки сірка доступна в достатку.

Незважаючи на це, виникли певні труднощі, коли мова заходить про комерціалізацію цих батарей, головним чином через їх короткий життєвий цикл і погані можливості миттєвого живлення.

Поділіться Зі Своїми Друзями: