રિચાર્જેબલ બેટરીના લાંબા આયુષ્યનું રહસ્ય કદાચ તફાવતને સ્વીકારવામાં રહેલું છે. પેકમાં લિથિયમ-આયન કોષો કેવી રીતે ક્ષીણ થાય છે તેનું નવું મોડેલિંગ દરેક કોષની ક્ષમતા અનુસાર ચાર્જિંગને અનુરૂપ બનાવવાનો માર્ગ બતાવે છે જેથી EV બેટરી વધુ ચાર્જ ચક્રને હેન્ડલ કરી શકે અને નિષ્ફળતાને અટકાવી શકે.

આ સંશોધન, ૫ નવેમ્બરના રોજ પ્રકાશિત થયુંનિયંત્રણ સિસ્ટમ્સ ટેકનોલોજી પર IEEE વ્યવહારો, બતાવે છે કે પેકમાં દરેક કોષમાં વહેતા વિદ્યુત પ્રવાહના પ્રમાણને એકસરખી રીતે ચાર્જ પહોંચાડવાને બદલે, કેવી રીતે સક્રિય રીતે સંચાલિત કરવાથી ઘસારો ઓછો થઈ શકે છે. આ અભિગમ અસરકારક રીતે દરેક કોષને તેનું શ્રેષ્ઠ - અને સૌથી લાંબુ - જીવન જીવવા દે છે.

સ્ટેનફોર્ડના પ્રોફેસર અને વરિષ્ઠ અભ્યાસ લેખક સિમોના ઓનોરીના જણાવ્યા અનુસાર, પ્રારંભિક સિમ્યુલેશન સૂચવે છે કે નવી ટેકનોલોજીથી સંચાલિત બેટરીઓ ઓછામાં ઓછા 20% વધુ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રને હેન્ડલ કરી શકે છે, વારંવાર ઝડપી ચાર્જિંગ સાથે પણ, જે બેટરી પર વધારાનો તાણ લાવે છે.

ઇલેક્ટ્રિક કાર બેટરી લાઇફ વધારવાના મોટાભાગના અગાઉના પ્રયાસો સિંગલ સેલ્સની ડિઝાઇન, સામગ્રી અને ઉત્પાદનમાં સુધારો કરવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે, જે આ સિદ્ધાંત પર આધારિત છે કે, સાંકળમાં કડીઓની જેમ, બેટરી પેક તેના સૌથી નબળા કોષ જેટલું જ સારું છે. નવો અભ્યાસ એ સમજણ સાથે શરૂ થાય છે કે જ્યારે નબળા કડીઓ અનિવાર્ય છે - ઉત્પાદન ખામીઓને કારણે અને કેટલાક કોષો ગરમી જેવા તાણના સંપર્કમાં આવતા અન્ય કોષો કરતા ઝડપથી ક્ષીણ થાય છે - તેમને આખા પેકને નીચે લાવવાની જરૂર નથી. મુખ્ય બાબત એ છે કે નિષ્ફળતાને રોકવા માટે દરેક કોષની અનન્ય ક્ષમતા અનુસાર ચાર્જિંગ દરોને અનુરૂપ બનાવવા.

"જો યોગ્ય રીતે ઉકેલ ન આવે તો, કોષ-થી-કોષ વિજાતીયતા બેટરી પેકના આયુષ્ય, આરોગ્ય અને સલામતી સાથે ચેડા કરી શકે છે અને બેટરી પેકમાં વહેલા ખામી સર્જી શકે છે," ઓનોરીએ જણાવ્યું, જે સ્ટેનફોર્ડ ડોઅર સ્કૂલ ઓફ સસ્ટેનેબિલિટીમાં ઉર્જા વિજ્ઞાન ઇજનેરીના સહાયક પ્રોફેસર છે. "અમારો અભિગમ પેકના દરેક કોષમાં ઊર્જાને સમાન બનાવે છે, બધા કોષોને સંતુલિત રીતે ચાર્જની અંતિમ લક્ષિત સ્થિતિમાં લાવે છે અને પેકની આયુષ્યમાં સુધારો કરે છે."

દસ લાખ માઇલની બેટરી બનાવવાની પ્રેરણા

નવા સંશોધન માટે પ્રોત્સાહનનો એક ભાગ ઇલેક્ટ્રિક કાર કંપની ટેસ્લા દ્વારા 2020 માં "મિલિયન-માઇલ બેટરી" પર કામ કરવાની જાહેરાતથી મળે છે. આ એક બેટરી હશે જે કારને 1 મિલિયન માઇલ કે તેથી વધુ (નિયમિત ચાર્જિંગ સાથે) પાવર આપી શકે છે અને તે બિંદુ સુધી પહોંચે છે જ્યાં, જૂના ફોન અથવા લેપટોપમાં લિથિયમ-આયન બેટરીની જેમ, EV ની બેટરી ખૂબ ઓછી ચાર્જ ધરાવે છે અને કાર્ય કરી શકતી નથી.

આવી બેટરી ઓટોમેકર્સની ઇલેક્ટ્રિક વાહન બેટરી માટે આઠ વર્ષ અથવા 100,000 માઇલની સામાન્ય વોરંટી કરતાં વધી જશે. જોકે બેટરી પેક નિયમિતપણે તેમની વોરંટી કરતાં વધુ ચાલે છે, જો મોંઘા બેટરી પેક રિપ્લેસમેન્ટ હજુ પણ દુર્લભ બને તો ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં ગ્રાહકનો વિશ્વાસ વધી શકે છે. હજારો રિચાર્જ પછી પણ ચાર્જ રાખી શકે તેવી બેટરી લાંબા અંતરના ટ્રકોના વીજળીકરણ અને કહેવાતા વાહન-થી-ગ્રીડ સિસ્ટમ્સ અપનાવવાનો માર્ગ પણ સરળ બનાવી શકે છે, જેમાં EV બેટરી પાવર ગ્રીડ માટે નવીનીકરણીય ઉર્જા સંગ્રહિત અને મોકલશે.

"પછીથી સમજાવવામાં આવ્યું કે મિલિયન-માઇલ બેટરીનો ખ્યાલ ખરેખર કોઈ નવી રસાયણશાસ્ત્ર નહોતી, પરંતુ બેટરીને સંપૂર્ણ ચાર્જ રેન્જનો ઉપયોગ ન કરાવીને તેને ચલાવવાનો એક માર્ગ હતો," ઓનોરીએ કહ્યું. સંબંધિત સંશોધન સિંગલ લિથિયમ-આયન કોષો પર કેન્દ્રિત છે, જે સામાન્ય રીતે સંપૂર્ણ બેટરી પેક જેટલી ઝડપથી ચાર્જ ક્ષમતા ગુમાવતા નથી.

ઉત્સુક થઈને, ઓનોરી અને તેમની લેબના બે સંશોધકો - પોસ્ટડોક્ટરલ સ્કોલર વાહિદ અઝીમી અને પીએચડી વિદ્યાર્થી અનિરુદ્ધ અલ્લમ - એ તપાસ કરવાનું નક્કી કર્યું કે હાલના બેટરી પ્રકારોનું સંશોધનાત્મક સંચાલન કેવી રીતે સંપૂર્ણ બેટરી પેકની કામગીરી અને સેવા જીવનને સુધારી શકે છે, જેમાં સેંકડો કે હજારો કોષો હોઈ શકે છે.

હાઇ-ફિડેલિટી બેટરી મોડેલ

પ્રથમ પગલા તરીકે, સંશોધકોએ બેટરી વર્તણૂકનું એક ઉચ્ચ-વફાદારી કમ્પ્યુટર મોડેલ બનાવ્યું જે બેટરીના કાર્યકારી જીવન દરમિયાન તેની અંદર થતા ભૌતિક અને રાસાયણિક ફેરફારોને સચોટ રીતે રજૂ કરે છે. આમાંના કેટલાક ફેરફારો સેકન્ડ કે મિનિટમાં પ્રગટ થાય છે - અન્ય મહિનાઓ કે વર્ષોમાં પણ.

"અમારી શ્રેષ્ઠ જાણકારી મુજબ, અગાઉના કોઈપણ અભ્યાસમાં અમે બનાવેલા ઉચ્ચ-વફાદારી, બહુ-સમય-સ્કેલ બેટરી મોડેલનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો નથી," સ્ટેનફોર્ડ એનર્જી કંટ્રોલ લેબના ડિરેક્ટર ઓનોરીએ જણાવ્યું.

મોડેલ સાથે સિમ્યુલેશન ચલાવવાથી એવું સૂચન થયું કે આધુનિક બેટરી પેકને તેના ઘટક કોષો વચ્ચેના તફાવતોને સ્વીકારીને ઑપ્ટિમાઇઝ અને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. ઓનોરી અને તેમના સાથીદારો કલ્પના કરે છે કે તેમના મોડેલનો ઉપયોગ આગામી વર્ષોમાં બેટરી મેનેજમેન્ટ સિસ્ટમ્સના વિકાસને માર્ગદર્શન આપવા માટે કરવામાં આવશે જે હાલના વાહન ડિઝાઇનમાં સરળતાથી ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે.

ફક્ત ઇલેક્ટ્રિક વાહનો જ ફાયદાકારક નથી. નવા પરિણામો દ્વારા માહિતગાર, વર્ચ્યુઅલ રીતે કોઈપણ એપ્લિકેશન જે "બેટરી પેક પર ખૂબ ભાર મૂકે છે" તે વધુ સારા સંચાલન માટે સારો ઉમેદવાર હોઈ શકે છે, ઓનોરીએ કહ્યું. એક ઉદાહરણ? ઇલેક્ટ્રિક વર્ટિકલ ટેકઓફ અને લેન્ડિંગ સાથે ડ્રોન જેવા વિમાન, જેને ક્યારેક eVTOL કહેવામાં આવે છે, જેને કેટલાક ઉદ્યોગસાહસિકો આગામી દાયકામાં એર ટેક્સી તરીકે ચલાવવા અને અન્ય શહેરી હવાઈ ગતિશીલતા સેવાઓ પૂરી પાડવાની અપેક્ષા રાખે છે. તેમ છતાં, રિચાર્જેબલ લિથિયમ-આયન બેટરી માટે અન્ય એપ્લિકેશનો, જેમાં સામાન્ય ઉડ્ડયન અને નવીનીકરણીય ઊર્જાના મોટા પાયે સંગ્રહનો સમાવેશ થાય છે, તે ઇશારો કરે છે.

"લિથિયમ-આયન બેટરીએ પહેલાથી જ ઘણી રીતે દુનિયા બદલી નાખી છે," ઓનોરીએ કહ્યું. "આ પરિવર્તનશીલ ટેકનોલોજી અને તેના આવનારા અનુગામીઓમાંથી આપણે શક્ય તેટલું વધુ મેળવીએ તે મહત્વપૂર્ણ છે."