Metoden ökar batteriets livslängd rejält – men fungerar det i praktiken?

2022-11-25 06:00  

I sin datormodell anpassade en forskargrupp vid Stanford laddningen efter varje cells tillstånd. Det gjorde att batterierna klarade 20 procent fler laddcykler. Men skulle det fungera i praktiken? Två experter i Sverige menar att det blir svårt att förverkliga idén.

Snabbladdning och urladdning sliter på battericellerna, men nu visar en studie gjord vid Stanforduniversitetet att elbilarnas batteripack kan få en ökad livslängd om varje cell ges en egen behandling vid laddningen. Det skriver New Atlas.

Cellernas egenskaper kan variera av flera orsaker. Det kan finnas olikheter i tillverkningen eller i materialet som har använts. Eller så sitter en del celler placerade på ett sätt som utsätter dem mer för uppvärmning.

Försvagade celler åldras mycket snabbare än sina grannar när de utsätts för samma laddning, och en ensam cell kan sänka prestandan på hela batteriet.

Snabbspolade sig igenom batteriets livslängd

Stanford-forskarna skapade en datormodell som återgav cellernas fysiska och kemiska tillstånd. Forskarna körde sedan ett antal simuleringar, dels med ett standardupplägg för laddningen men även med anpassade tillvägagångssätt där varje cells individuella kapacitet fick avgöra hur mycket den laddades. Endast de starkaste cellerna utsattes för en maximal stressnivå. 

Teamet kunde sedan snabbspola sig genom batteriets totala livslängd, med allt från sekundsnabba förlopp till förändringar som skulle ha tagit flera år. Det visade sig att den individuella anpassningen minimerade temperaturökningar såväl som åldrandet av cellerna.

Enligt forskarna gjorde anpassningen att batteriet ökade sin totala laddcykel-kapacitet med 20 procent. De hävdar att deras modell för laddning skulle kunna rullas ut med den teknik som finns tillgänglig i dagens elbilar. Studien är publicerad i IEEE Transactions on Control System Technology

Men Matthew Lacey, batteriexpert på Scania, tror inte att datorerna i dagens batterihanteringssystem kan hantera en så pass sofistikerad batterimodell som i studien.

– För att automatisera laddningen så att laddtiden inte blir för lång och cellen inte stressas allt för mycket så måste man identifiera vilken cell som är den svagaste och vad som utgör svagheten, säger Matthew Lacey till Ny Teknik.

Han tycker dock att konceptet är väldigt intressant, och att åtgärda den ojämna degraderingen är viktigt eftersom det kan kan ha stor inverkan på hur snabbt systemet som helhet åldras.

– Det är den svagaste av cellerna som kommer att begränsa prestandan för hela systemet. Därför vill man hantera cellerna så att de åldras så jämnt som möjligt, säger Matthew Lacey.

Dagens batteripack är seriekopplade

Det pågår redan aktivitet inom industrin i det här specifika teknikområdet. Flera stora EU-projekt arbetar också med att utveckla en bättre diagnostisering.

Jonas Mindemark är lektor vid Uppsala universitet på institutionen för kemi, Ångströmlaboratoriet. Även han anser att möjligheten att optimera cykeln för varje cell utan tvekan skulle öka batteriets livslängd, men svårigheten ligger i att veta vad som är den optimala cykeln just för den specifika battericellen.

– Problemet här är att veta vad hälsostatusen är på varje battericell. Om du har en datormodell, som i den vetenskapliga artikeln, då vet man ju vad hälsostatusen är eftersom det är datavariabler som man kan man reglera i modellen. Men i ett riktigt batteri är det svårt att mäta hur en battericell mår. Det är till och med svårt att mäta tillräckligt noggrant hur väl laddat batteriet är på cellnivå, säger Jonas Mindemark till Ny Teknik.

Ett annat hinder mot en individuell laddning är att cellerna i dagens batteripack är seriekopplade, exempelvis sex och sex i varje modul.

– Om man skulle vilja cykla varje cell individuellt så måste man ha att ha en helt annan arkitektur på själva batteripacket och batterimodulen. Cellerna behöver vara parallellkopplade, och att man kan koppla om detta mellan laddningen, till seriekopplade celler när man använder batteriet. Det blir givetvis större och tyngre om man behöver ha all den här kabeldragningen, säger Jonas Mindemark.

John Edgren

Mer om: Batterier

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt