ʻO ka mea huna i ke ola lōʻihi o nā pila hiki ke hoʻouka hou ʻia e waiho ana i ka ʻapo ʻana o ka ʻokoʻa. Hōʻike ka hoʻohālike hou ʻana o ke ʻano o ka hōʻino ʻana o nā cell lithium-ion i loko o kahi ʻeke i kahi ala e hoʻopilikino ai i ka hoʻouka ʻana i ka hiki o kēlā me kēia cell i hiki i nā pila EV ke lawelawe i nā pōʻaiapuni hoʻouka hou aʻe a pale i ka hāʻule ʻana.

ʻO ka noiʻi, i paʻi ʻia ma Nowemapa 5 maNā Hana Hana IEEE ma ka ʻenehana ʻōnaehana hoʻomalu, hōʻike pehea e hiki ai i ka mālama pono ʻana i ka nui o ke au uila e kahe ana i kēlā me kēia cell i loko o kahi ʻeke, ma mua o ka hāʻawi like ʻana i ka hoʻopiʻi, ke hōʻemi i ka ʻaʻahu a me ka haehae. ʻAe maikaʻi ke ʻano i kēlā me kēia cell e ola i kona ola maikaʻi loa - a lōʻihi loa.

Wahi a ke polopeka o Stanford a me ka mea kākau noiʻi kiʻekiʻe ʻo Simona Onori, ua hōʻike nā hoʻohālikelike mua e hiki i nā pila i mālama ʻia me ka ʻenehana hou ke lawelawe i ka liʻiliʻi he 20% mau pōʻaiapuni hoʻoiho-hoʻokuʻu, ʻoiai me ka hoʻouka wikiwiki pinepine, kahi e kau ai i ke kaumaha hou ma ka pila.

ʻO ka hapa nui o nā hana ma mua e hoʻolōʻihi i ke ola o ka pākaukau kaʻa uila ua kālele ʻia ma ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hoʻolālā, nā mea hana, a me ka hana ʻana o nā cell hoʻokahi, ma muli o ke kumumanaʻo, e like me nā loulou i loko o ke kaulahao, ʻoi aku ka maikaʻi o kahi pūʻolo pākahiko e like me kona cell nāwaliwali loa. Hoʻomaka ka haʻawina hou me ka hoʻomaopopo ʻana ʻoiai he mea hiki ʻole ke pale ʻia nā loulou nāwaliwali - ma muli o nā hemahema hana a no ka mea ʻoi aku ka wikiwiki o ka palaho ʻana o kekahi mau cell ma mua o nā mea ʻē aʻe i ko lākou hōʻike ʻia ʻana i nā pilikia e like me ka wela - ʻaʻole pono lākou e hoʻohaʻahaʻa i ka pūʻolo holoʻokoʻa. ʻO ke kī, ʻo ia ke hoʻoponopono i nā helu hoʻouku ʻana i ka hiki kūikawā o kēlā me kēia cell e pale aku i ka hāʻule ʻana.

"Inā ʻaʻole i hoʻoponopono pono ʻia, hiki i nā ʻano like ʻole o ke kelepona ke hoʻopilikia i ka lōʻihi o ke ola, ke olakino, a me ka palekana o kahi ʻeke pākahiko a hoʻoulu i kahi hana hewa mua o ka ʻeke pākahiko," wahi a Onori, he polopeka kōkua o ka ʻenekinia ʻepekema ikehu ma ke Kula Hoʻomau ʻo Stanford Doerr. "Hoʻohālikelike kā mākou ʻano hana i ka ikehu i loko o kēlā me kēia kelepona i loko o ka ʻeke, e lawe mai ana i nā kelepona āpau i ke kūlana hope loa o ka hoʻopiʻi ʻana ma ke ʻano kaulike a hoʻomaikaʻi i ka lōʻihi o ke ola o ka ʻeke."

Hoʻoikaika ʻia e kūkulu i kahi pākahiko miliona mile

ʻO kahi hapa o ka hoʻoikaika no ka noiʻi hou e hoʻi ana i kahi hoʻolaha 2020 na Tesla, ka hui kaʻa uila, no ka hana ma kahi "pākaukau miliona-mile." He pākaukau kēia e hiki ke hoʻoikaika i kahi kaʻa no 1 miliona mile a ʻoi aku paha (me ka hoʻouka mau ʻana) ma mua o ka hiki ʻana i kahi, e like me ka pākaukau lithium-ion i loko o kahi kelepona kahiko a kamepiula lawe paha, ʻaʻole paʻa ka pākaukau o ka EV i ka uku liʻiliʻi e hana ai.

ʻOi aku kēlā ʻano pākahiko ma mua o ka palapala hoʻokō maʻamau a nā mea hana kaʻa no nā pākahiko kaʻa uila he ʻewalu mau makahiki a i ʻole 100,000 mile. ʻOiai ʻoi aku ka lōʻihi o nā pā pākahiko ma mua o kā lākou palapala hoʻokō, hiki ke hoʻoikaika ʻia ka hilinaʻi o ka mea kūʻai aku i nā kaʻa uila inā lilo nā pani pākahiko pipiʻi i mea kakaikahi. ʻO kahi pākahiko e hiki ke hoʻopaʻa i ka uku ma hope o nā tausani o nā hoʻouka hou ʻana hiki ke hoʻomaʻalahi i ke ala no ka hoʻokele uila ʻana o nā kalaka lōʻihi, a no ka hoʻohana ʻana i nā ʻōnaehana i kapa ʻia ʻo vehicle-to-grid, kahi e mālama ai a hoʻouna aku ai nā pākahiko EV i ka ikehu hou no ka pūnaewele mana.

"Ua wehewehe ʻia ma hope mai ʻaʻole he kemika hou ka manaʻo o ka pila miliona-mile, akā he ala wale nō ia e hoʻohana ai i ka pila ma ka hoʻohana ʻole ʻana i ka laulā piha o ka hoʻopiʻi ʻana," wahi a Onori. Ua kālele ʻia ka noiʻi pili i nā cell lithium-ion hoʻokahi, ka mea maʻamau ʻaʻole e nalowale ka hiki ke hoʻopiʻi e like me ka wikiwiki o nā ʻeke pila piha.

Me ka hoihoi, ua hoʻoholo ʻo Onori a me ʻelua mau mea noiʻi ma kāna keʻena hoʻokolohua - ʻo ka mea noiʻi postdoctoral ʻo Vahid Azimi a me ka haumāna PhD ʻo Anirudh Allam - e noiʻi pehea e hiki ai i ka hoʻokele hana hou ʻana o nā ʻano pila e kū nei ke hoʻomaikaʻi i ka hana a me ke ola lawelawe o kahi pūʻolo pila piha, kahi paha e loaʻa ai nā haneli a i ʻole nā ​​​​kaukani o nā cell.

He kumu hoʻohālike pākahiko hilinaʻi kiʻekiʻe

Ma ke ʻano he hana mua, ua hana nā mea noiʻi i kahi kumu hoʻohālike kamepiula hilinaʻi kiʻekiʻe o ke ʻano o ka pila e hōʻike pololei ana i nā loli kino a me nā kemika e hana ʻia ana i loko o kahi pila i kona wā hana. Hōʻike ʻia kekahi o kēia mau loli i loko o kekahi mau kekona a i ʻole mau minuke - ʻo kekahi ma luna o nā mahina a i ʻole nā ​​​​makahiki.

"I ka maikaʻi loa o ko mākou ʻike, ʻaʻohe noiʻi mua i hoʻohana i ke ʻano o ke kumu hoʻohālike pila kiʻekiʻe-fidelity, multi-timescale a mākou i hana ai," wahi a Onori, ʻo ia ke alakaʻi o ka Stanford Energy Control Lab.

Ua hōʻike ʻia ka holo ʻana o nā simulations me ke kumu hoʻohālike e hiki ke hoʻomaikaʻi ʻia a kāohi ʻia kahi pūʻolo pila hou ma o ka ʻapo ʻana i nā ʻokoʻa ma waena o kona mau cell constituent. Manaʻo ʻo Onori a me nā hoa hana e hoʻohana ʻia kā lākou kumu hoʻohālike e alakaʻi i ka hoʻomohala ʻana o nā ʻōnaehana hoʻokele pila i nā makahiki e hiki mai ana e hiki ke hoʻolaha maʻalahi ʻia i nā hoʻolālā kaʻa e kū nei.

ʻAʻole wale nā ​​​​kaʻa uila e kū nei i ka pōmaikaʻi. ʻAneʻane hiki i kekahi noi e "hoʻokaumaha nui i ka pākaukau" ke lilo i moho maikaʻi no ka hoʻokele maikaʻi ʻana i hoʻomaopopo ʻia e nā hopena hou, wahi a Onori. ʻO kahi laʻana? ʻO nā mokulele e like me ka drone me ka lele uila a me ka pae ʻana, i kekahi manawa i kapa ʻia ʻo eVTOL, kahi a kekahi poʻe kālepa e manaʻo nei e hana ma ke ʻano he mau taxis ea a hāʻawi i nā lawelawe neʻe ea kūlanakauhale ʻē aʻe i nā makahiki he ʻumi e hiki mai ana. Eia nō naʻe, ke kāhea nei nā noi ʻē aʻe no nā pākaukau lithium-ion rechargeable, me ka mokulele laulā a me ka mālama nui ʻana i ka ikehu hou.

"Ua hoʻololi mua nā pila Lithium-ion i ke ao nei ma nā ʻano he nui," wahi a Onori. "He mea nui e loaʻa iā mākou ka nui o ka hiki iā mākou mai kēia ʻenehana hoʻololi a me kona mau hope e hiki mai ana."