Unatoč sve većoj popularnosti električnih vozila, mnogi potrošači još uvijek oklijevaju promijeniti se. Jedan od razloga je taj što je potrebno puno više vremena za napajanje električnog automobila nego za punjenje konvencionalnog. Ali ubrzanje procesa punjenja može oštetiti bateriju i smanjiti njezin životni vijek. Sada znanstvenici izvješćuju da su osmislili superbrze metode punjenja prilagođene za napajanje različitih vrsta baterija električnih vozila u 10 minuta ili manje bez štete.
Istraživači će svoje rezultate predstaviti danas na jesenskom sastanku Američkog kemijskog društva (ACS).
Punjenje litij-ionskih baterija koje pokreću električna vozila delikatan je čin balansiranja. U idealnom slučaju, vozači se žele što prije uključiti kako bi se vratili na autocestu, ali s trenutnom tehnologijom, ubrzanje procesa može uzrokovati štetu. Kada se litij-ionska baterija puni, litijevi ioni migriraju s jedne strane uređaja, katode, na drugu, anodu. Bržom migracijom litijevih iona baterija se brže puni, no ponekad se litijevi ioni ne pomaknu u potpunosti u anodu. U ovoj situaciji može se nakupiti metalni litij, a to može izazvati rano kvarenje baterije. Također može uzrokovati trošenje i pucanje katode. Svi ovi problemi smanjit će životni vijek baterije i učinkovit domet vozila — skupe i frustrirajuće posljedice za vozače.
Jedno rješenje za ovu zagonetku je prilagoditi protokol punjenja na način koji optimizira brzinu, a istovremeno izbjegava štetu za mnoge različite vrste dizajna baterija koje se trenutno koriste u vozilima. Ali razvoj optimalnih protokola zahtijeva veliku količinu podataka o tome kako različite metode utječu na vijek trajanja, učinkovitost i sigurnost ovih uređaja. Dizajn i stanje baterija, kao i izvedivost primjene određenog protokola punjenja s trenutnom infrastrukturom električne mreže, također su ključne varijable.
Kako bi odgovorili na te izazove, Dufek i njegov istraživački tim u Nacionalnom laboratoriju Idaho sada izvješćuju o korištenju tehnika strojnog učenja koje uključuju podatke o punjenju za stvaranje jedinstvenih protokola punjenja. Unosom informacija o stanju mnogih litij-ionskih baterija tijekom njihovih ciklusa punjenja i pražnjenja, znanstvenici su uvježbali analizu strojnog učenja da predvidi životni vijek i načine na koje će različiti dizajni na kraju otkazati. Tim je zatim vratio te podatke natrag u analizu kako bi identificirao i optimizirao nove protokole koje je potom testirao na pravim baterijama.
“Značajno smo povećali količinu energije koja može ući u baterijsku ćeliju u kratkom vremenu,” kaže Dufek. “Trenutno vidimo da se baterije pune do više od 90% u 10 minuta bez litijske obloge ili pucanja katode.”
Prelazak s gotovo prazne baterije na bateriju s 90% snage u samo 10 minuta daleko je od sadašnjih metoda, koje u najboljem slučaju mogu dovesti električno vozilo do kraja za otprilike pola sata. Dok mnogi istraživači traže metode za postizanje ove vrste super-brzog punjenja, Dufek kaže da je jedna prednost njihovog modela strojnog učenja to što povezuje protokole s fizikom onoga što se zapravo događa u bateriji.
Istraživači planiraju koristiti svoj model za razvoj još boljih metoda i pomoć u dizajniranju novih litij-ionskih baterija koje su optimizirane za brzo punjenje. Dufek kaže da je krajnji cilj da električna vozila mogu “govoriti” punionicama kako da brzo i sigurno napajaju svoje specifične baterije.
