10 perces akkufeltöltés károsodás nélkül?

Az elektromos járművek egyre növekvő népszerűsége ellenére sok fogyasztó még úgy is vonakodik a váltástól, hogy egyébként rendelkezik az ehhez szükséges anyagi háttérrel. Ennek az egyik leggyakoribb oka az, hogy sokkal hosszabb ideig tart egy elektromos autó feltöltése, mint egy hagyományos autó tankolása.

Itt azonban technikai korlátokba ütközünk: bár lehetne ennél sokkal gyorsabb a töltés, hiszen maga a töltő képes lehet rá, azonban ez károsíthatja az akkumulátort és csökkentheti élettartamát. Egy tudóscsoport most arról számoltak be, hogy ezt a látszólag megoldhatatlan problémát sikerült orvosolniuk: új töltési módszereikkel a különböző típusú elektromos járművek akkumulátorait 10 perc vagy annál kevesebb idő alatt, károsodás nélkül képesek feltölteni.

Általános esetben a lítium-ion akkumulátorok töltése egy kimondottan kényes feladat. A töltési idő kapcsán rendkívül óvatosnak kell lennie az akkumenedzsmentnek, és ez nem túl nagy előny a várakozó tulajdonos számára. Az emberek életében kritikus paraméter az idő, és ezt nem szeretik az autópálya benzinkútjain tölteni.

Egy korábbi cikkünkben részletesen elemezzük az akkumulátorok működését, ezért most a lényegre szorítkozunk.

A lítium-ion akkumulátor töltésekor a lítium-ionok az eszköz egyik oldaláról, a katódról a másikra, az anódra vándorolnak. A lítium-ionok gyorsabb vándorlásával az akkumulátor gyorsabban töltődik, de néha a lítium-ionok nem jutnak be teljesen az anódba. Ebben a helyzetben lítium-fém halmozódhat fel, és ez korai akkumulátor-meghibásodáshoz, adott esetben kapacitáscsökkenéshez vezethet. Ez a katód kopását és repedését is okozhatja. Mindezek a problémák csökkentik az akkumulátor élettartamát és a jármű hatótávolságát – ez drága és frusztráló következményekkel jár.

Számos cég indult el a töltési protokoll abszolút optimalizálásának irányába, ám az igazán optimális protokollok kidolgozásához hatalmas mennyiségű adatra van szükség arról, hogy a különböző módszerek hogyan befolyásolják ezen eszközök élettartamát, hatékonyságát és biztonságát. Az akkumulátorok kialakítása és állapota, valamint az adott töltési protokoll alkalmazásának megvalósíthatósága a jelenlegi elektromos hálózati infrastruktúrával valamennyien kulcsfontosságú változók.

E kihívások kezelése érdekében Dr. Eric Dufek és kutatócsoportja az Idaho National Laboratory-nál most olyan gépi tanulási technikák alkalmazásáról számolt be, amelyek töltési adatokat tartalmaznak egyedi töltési protokollok létrehozásához.

Rengeteg lítium-ion akkumulátor állapotáról a töltési és kisütési ciklusok során bevitt információk felhasználásával a tudósok létrehozták az elemzést, amivel megjósolják az élettartamot és azt, hogy a különböző konstrukciók végül hogyan mennek tönkre. A csapat ezután ezeket az adatokat visszavezette az elemzésbe, hogy azonosítsa és optimalizálja az új protokollokat, amelyeket aztán valódi akkumulátorokon teszteltek.

„Jelentősen megnöveltük az akkumulátorcellákba egységnyi időn belül bejutó energia mennyiségét” – mondja Dufek. „Jelenleg azt látjuk, hogy az akkumulátorok 10 perc alatt több mint 90%-ra töltődnek lítiumbevonat vagy katódrepedés nélkül.”

A majdnem lemerült akkumulátorról mindössze 10 perc alatt 90%-os teljesítményre váltás nagyon távol áll a jelenlegi lehetőségektől, most jelenleg a legextrémebb esetben is legalább fél órás töltési idővel kell számolnunk 20% és 80% között. Míg sok kutató keres módszereket az ilyen szupergyors töltés elérésére, Dufek szerint gépi tanulási modelljük egyik előnye, hogy a protokollokat az akkumulátorban ténylegesen zajló fizikához köti.

A kutatók azt tervezik, hogy modelljükkel még jobb módszereket dolgoznak ki, és új, gyorstöltésre optimalizált lítium-ion akkumulátorokat terveznek. Dufek szerint a végső cél az, hogy az elektromos járművek képesek legyenek „megmondani” a töltőállomásoknak, hogyan töltsék fel gyorsan és biztonságosan az adott akkumulátorukat.