නැවත ආරෝපණය කළ හැකි බැටරි සඳහා දිගු ආයු කාලයක රහස වෙනස වැළඳ ගැනීම තුළ විය හැකිය. ඇසුරුමක ඇති ලිතියම්-අයන සෛල ක්ෂය වන ආකාරය පිළිබඳ නව ආකෘති නිර්මාණය මඟින් එක් එක් සෛලයේ ධාරිතාවට ආරෝපණය සකස් කිරීමට ක්‍රමයක් පෙන්වයි, එවිට EV බැටරි වලට වැඩි ආරෝපණ චක්‍ර හැසිරවිය හැකි අතර අසාර්ථකත්වය වළක්වා ගත හැකිය.

නොවැම්බර් 5 වන දින ප්‍රකාශයට පත් කරන ලද පර්යේෂණයපාලන පද්ධති තාක්ෂණය පිළිබඳ IEEE ගනුදෙනු, ආරෝපණය ඒකාකාරව ලබා දීමට වඩා, ඇසුරුමක ඇති සෑම සෛලයකටම ගලා යන විද්‍යුත් ධාරාවේ ප්‍රමාණය ක්‍රියාශීලීව කළමනාකරණය කිරීමෙන් ගෙවී යාම සහ ඉරීම අවම කළ හැකි ආකාරය පෙන්වයි. ප්‍රවේශය ඵලදායී ලෙස සෑම සෛලයකටම එහි හොඳම සහ දීර්ඝතම ආයු කාලය ගත කිරීමට ඉඩ සලසයි.

ස්ටැන්ෆර්ඩ් මහාචාර්යවරියක් සහ ජ්‍යෙෂ්ඨ අධ්‍යයන කතුවරියක් වන සිමෝනා ඔනෝරි පවසන පරිදි, මූලික සමාකරණවලින් පෙනී යන්නේ නව තාක්‍ෂණය සමඟ කළමනාකරණය කරන ලද බැටරි වලට නිතර නිතර වේගවත් ආරෝපණයක් සමඟ වුවද අවම වශයෙන් 20% ක වැඩි ආරෝපණ-විසර්ජන චක්‍ර හැසිරවිය හැකි බවයි, එය බැටරියට අමතර පීඩනයක් ඇති කරයි.

විදුලි මෝටර් රථ බැටරි ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම සඳහා පෙර දැරූ බොහෝ උත්සාහයන් තනි සෛලවල සැලසුම, ද්‍රව්‍ය සහ නිෂ්පාදනය වැඩිදියුණු කිරීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇති අතර, දාමයක සබැඳි මෙන්, බැටරි පැකට්ටුවක් එහි දුර්වලම සෛලය තරම්ම හොඳ ය යන පදනම මත පදනම් වේ. නව අධ්‍යයනය ආරම්භ වන්නේ දුර්වල සබැඳි නොවැළැක්විය හැකි වුවද - නිෂ්පාදන අසම්පූර්ණකම් නිසා සහ සමහර සෛල තාපය වැනි ආතතීන්ට නිරාවරණය වන විට අනෙක් ඒවාට වඩා වේගයෙන් පිරිහෙන නිසා - ඒවා මුළු ඇසුරුමම පහත හෙළීමට අවශ්‍ය නොවන බවට අවබෝධයක් ලබා ගැනීමෙනි. යතුර වන්නේ අසාර්ථකත්වය වළක්වා ගැනීම සඳහා එක් එක් සෛලයේ අද්විතීය ධාරිතාවයට ආරෝපණ අනුපාත සකස් කිරීමයි.

"නිසි ලෙස කටයුතු නොකළහොත්, සෛලයෙන් සෛලයට විෂමජාතීන් බැටරි පැකට්ටුවක ආයු කාලය, සෞඛ්‍යය සහ ආරක්ෂාව අවදානමට ලක් කළ හැකි අතර මුල් බැටරි පැකට්ටුවේ අක්‍රියතාවයක් ඇති කළ හැකිය," ස්ටැන්ෆර්ඩ් ඩෝර් තිරසාරභාවය පිළිබඳ පාසලේ බලශක්ති විද්‍යා ඉංජිනේරු විද්‍යාව පිළිබඳ සහකාර මහාචාර්යවරියක වන ඔනෝරි පැවසීය. "අපගේ ප්‍රවේශය ඇසුරුමේ සෑම සෛලයකම ශක්තිය සමාන කරයි, සියලුම සෛල සමතුලිත ආකාරයකින් අවසාන ඉලක්කගත ආරෝපණ තත්ත්වයට ගෙන එන අතර ඇසුරුමේ ආයු කාලය වැඩි දියුණු කරයි."

සැතපුම් මිලියනයක බැටරියක් තැනීමට පෙළඹවීමක්

නව පර්යේෂණය සඳහා පෙළඹවීමේ කොටසක් ලෙස, විදුලි මෝටර් රථ සමාගමක් වන ටෙස්ලා විසින් 2020 දී "සැතපුම් මිලියනයක බැටරියක්" සඳහා කරන ලද නිවේදනයක් දක්වා දිව යයි. මෙය පැරණි දුරකථනයක හෝ ලැප්ටොප් පරිගණකයක ලිතියම්-අයන බැටරියක් මෙන්, EV බැටරිය ක්‍රියාකාරී වීමට ඉතා අඩු ආරෝපණයක් රඳවා ගන්නා ස්ථානයට ළඟා වීමට පෙර (සාමාන්‍ය ආරෝපණයක් සහිතව) සැතපුම් මිලියනයක් හෝ ඊට වැඩි කාලයක් මෝටර් රථයකට බලය සැපයිය හැකි බැටරියක් වනු ඇත.

එවැනි බැටරියක්, වාහන නිෂ්පාදකයින්ගේ සාමාන්‍ය විදුලි වාහන බැටරි සඳහා වසර අටක් හෝ සැතපුම් 100,000 ක වගකීම් කාලය ඉක්මවා යනු ඇත. බැටරි පැක් නිතිපතා වගකීම් කාලය ඉක්මවා ගියද, මිල අධික බැටරි පැක් ආදේශන තවමත් දුර්ලභ වුවහොත් විදුලි වාහන කෙරෙහි පාරිභෝගික විශ්වාසය ශක්තිමත් කළ හැකිය. දහස් ගණනක් නැවත ආරෝපණය කිරීමෙන් පසුව පවා ආරෝපණයක් තබා ගත හැකි බැටරියක් දිගු දුර ට්‍රක් රථ විද්‍යුත්කරණය කිරීමට සහ ඊනියා වාහන-සිට-ජාල පද්ධති අනුගමනය කිරීමට මාර්ගය පහසු කළ හැකි අතර, එහිදී EV බැටරි විදුලිබල ජාලය සඳහා පුනර්ජනනීය ශක්තිය ගබඩා කර යවනු ඇත.

"මිලියන-සැතපුම් බැටරි සංකල්පය ඇත්තටම නව රසායන විද්‍යාවක් නොවන බවත්, සම්පූර්ණ ආරෝපණ පරාසය භාවිතා නොකිරීමෙන් බැටරිය ක්‍රියාත්මක කිරීමේ ක්‍රමයක් පමණක් බවත් පසුව පැහැදිලි කරන ලදී," ඔනෝරි පැවසීය. අදාළ පර්යේෂණ තනි ලිතියම්-අයන සෛල කෙරෙහි අවධානය යොමු කර ඇති අතර, ඒවා සාමාන්‍යයෙන් සම්පූර්ණ බැටරි ඇසුරුම් තරම් ඉක්මනින් ආරෝපණ ධාරිතාව අහිමි නොවේ.

කුතුහලයෙන්, ඔනෝරි සහ ඇගේ රසායනාගාරයේ පර්යේෂකයින් දෙදෙනෙකු - පශ්චාත් ආචාර්ය උපාධිධාරී වහීඩ් අසිමි සහ ආචාර්ය උපාධි ශිෂ්‍ය අනිරුද් අලම් - පවතින බැටරි වර්ගවල නව නිපැයුම් කළමනාකරණය මඟින් සෛල සිය ගණනක් හෝ දහස් ගණනක් අඩංගු විය හැකි සම්පූර්ණ බැටරි පැකට්ටුවක කාර්ය සාධනය සහ සේවා කාලය වැඩිදියුණු කළ හැකි ආකාරය විමර්ශනය කිරීමට තීරණය කළහ.

ඉහළ විශ්වසනීයත්වයක් සහිත බැටරි ආකෘතියක්

පළමු පියවර ලෙස, පර්යේෂකයන් බැටරි හැසිරීම් පිළිබඳ අධි-විශ්වාසනීය පරිගණක ආකෘතියක් නිර්මාණය කළ අතර එය එහි ක්‍රියාකාරී ආයු කාලය තුළ බැටරියක් තුළ සිදුවන භෞතික හා රසායනික වෙනස්කම් නිවැරදිව නිරූපණය කළේය. මෙම වෙනස්කම් වලින් සමහරක් තත්පර හෝ මිනිත්තු කිහිපයකින් දිග හැරේ - අනෙක් ඒවා මාස හෝ වසර ගණනාවක් පුරා.

"අපගේ දැනුමේ හැටියට, පෙර කිසිදු අධ්‍යයනයක් අප නිර්මාණය කළ ආකාරයේ ඉහළ විශ්වසනීයත්වයක් සහිත, බහු-කාල පරිමාණ බැටරි ආකෘතියක් භාවිතා කර නැත," ස්ටැන්ෆර්ඩ් බලශක්ති පාලන විද්‍යාගාරයේ අධ්‍යක්ෂ ඔනෝරි පැවසීය.

ආකෘතිය සමඟ ක්‍රියාත්මක වන සමාකරණවලින් පෙනී ගියේ නවීන බැටරි පැකට්ටුවක් එහි සංඝටක සෛල අතර වෙනස්කම් වැළඳ ගැනීමෙන් ප්‍රශස්තිකරණය කර පාලනය කළ හැකි බවයි. ඔනෝරි සහ සගයන් ඉදිරි වසරවලදී පවතින වාහන සැලසුම්වල පහසුවෙන් යෙදවිය හැකි බැටරි කළමනාකරණ පද්ධති සංවර්ධනයට මඟ පෙන්වීම සඳහා ඔවුන්ගේ ආකෘතිය භාවිතා කරනු ඇතැයි අපේක්ෂා කරති.

ප්‍රතිලාභ ලබන්නේ විදුලි වාහන පමණක් නොවේ. නව ප්‍රතිඵල මගින් දැනුම් දෙන පරිදි “බැටරි පැකට්ටුවට විශාල පීඩනයක් එල්ල කරන” ඕනෑම යෙදුමක් පාහේ වඩා හොඳ කළමනාකරණයක් සඳහා හොඳ අපේක්ෂකයෙකු විය හැකි බව ඔනෝරි පැවසීය. එක් උදාහරණයක්? විද්‍යුත් සිරස් ගුවන්ගත කිරීම සහ ගොඩබෑම සහිත ඩ්‍රෝන් වැනි ගුවන් යානා, සමහර විට eVTOL ලෙස හැඳින්වේ, සමහර ව්‍යවසායකයින් ඉදිරි දශකය තුළ ගුවන් කුලී රථ ලෙස ක්‍රියාත්මක වීමට සහ අනෙකුත් නාගරික ගුවන් සංචලන සේවා සැපයීමට අපේක්ෂා කරයි. තවමත්, සාමාන්‍ය ගුවන් සේවා සහ පුනර්ජනනීය බලශක්තිය විශාල පරිමාණයෙන් ගබඩා කිරීම ඇතුළුව නැවත ආරෝපණය කළ හැකි ලිතියම්-අයන බැටරි සඳහා වන අනෙකුත් යෙදුම් ආකර්ෂණය වේ.

"ලිතියම්-අයන බැටරි දැනටමත් ලෝකය බොහෝ ආකාරවලින් වෙනස් කර ඇත," ඔනෝරි පැවසීය. "මෙම පරිවර්තනීය තාක්‍ෂණයෙන් සහ එහි අනුප්‍රාප්තිකයින්ගෙන් අපට හැකි තරම් ලබා ගැනීම වැදගත් වේ."