結合現實物理過程的分析模型 可讓EV電池在十分鐘內極速安全補能

許多研究都指出,影響人們從傳統燃油車向 EV 轉型的最大阻礙,就是電動汽車需要耗費更長的補能時間。此外就算有更高功率的超充站點,車主們也很擔心頻繁使用會導致電池壽命大幅縮短。好消息是,Eric Dufek 博士剛剛在新聞發布會上,介紹了他們提出的一套新穎解決方案。

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(圖自:The Study Find Guy – YouTube)

Eric Dufek 博士解釋稱,快充是提升消費者信息和全面採用 EV 的關鍵,旨在縮小電動補能與燃油車加油之間的體驗鴻溝。

若 EV 得到廣泛應用,其有助於幫助英國等市場,實現到 2030 年停售傳統燃油車的目標,可惜鋰電池的缺陷在該過程中嚴重拖了後腿。

具體說來是,當鋰電池充電時,鋰離子會從陰極遷移到陽極。雖然可以讓該過程變得更快,但有時鋰離子無法完全挪動到陽極。

隨着鋰金屬的堆積,電池可能過早出現失效故障,且枝晶可能導致陰極磨損和隔膜破裂 —— 這些都會增加安全隱患、並影響 EV 的壽命與續航里程。

New Super-Fast EV Charging Method(via)

有鑒於此,許多研究人員都在努力化解“如何在加快充電速度的同時,避免影響設備的使用壽命、效率、以及安全性”的難題。

相關研究需要大量的數據來為理論分析提供支撐,且電池設計、使用狀況、以及能夠靈活適應電網的基礎設施也相當重要。

由 Eric Dufek 博士牽頭的這一研究團隊,就試圖藉助機器學習(ML)技術來分析充電數據,以創建獨特的充電解決方案。

通過輸入諸多鋰離子電池在充放電周期里的狀況信息,科學家們得以訓練 ML 模型來分析預測電池壽命、以及不同設計可能最終導致的失效模式。

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然後該團隊將這些數據反饋到分析模型中,以識別並優化它們在真實電池上展開測試的新方法。

Dufek 表示:“我們在短時間內顯著增加了輸入電池的能量,現階段可在 10 分鐘內快速補能 90% 以上,而不導致鋰電池的陰極或隔膜破裂”。

與現階段動輒需要數小時的 EV“快充”方案相比(業內領先的特斯拉超充宣稱可在半小時左右完成),這顯然是一個巨大的進步。

儘管還有不少其它研究團隊在研究各種實現超快速充電的方法,但 Dufek 機器學習模型的一大優勢,就是將充電過程與電池中實際發生的物理現象緊密聯繫到了一起。

How well do you know Tesla and electric vehicles(via)

最後,研究人員將在美國化學學會(ACS)的秋季會議上,詳細分享他們的最新研究成果。

目前他們正計劃用該模型開發出更好的方法,並幫助設計專為快充而設計的新型鋰離子電池。

展望未來,其最終有望實現讓 EV 主動告知充電樁該如何快速、安全充電的目標。

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