2022年11月8日艾米丽·亨德森评论，理学学士。
斯坦福大学的科学家们设计了一种新方法，使锂离子电池组寿命更长，快速充电时受到的影响更小。
斯坦福大学的研究人员已经设计出一种新的方法，使锂离子电池组寿命更长，并减少快速充电带来的损耗。图片来源:Getty Images。
这项新研究表明，积极控制电池组中每个电池的电流量，而不是均匀地充电，可以减少磨损。这种方法使每个细胞都能有效地活得最好、最长。
这项研究发表在控制系统技术IEEE汇刊11月5日期刊th, 2022年。
根据斯坦福大学教授、高级研究作者西蒙娜·奥诺里的说法，初步模拟表明，采用新技术调节的电池至少可以多处理20%的充放电循环，即使是常规快速充电。这给电池带来了额外的负担。
早期大多数延长电动汽车电池寿命的努力都集中在提高单电池的材料、设计和制造上。这取决于一个前提，就像链条上的环节一样，电池组似乎只与其脆弱的电池一样好。
这项新研究首先认识到，虽然薄弱环节是不可避免的，由于制造的不完善，而且由于很少有细胞在暴露在高温等压力下会比其他细胞降解得更快，但它们不需要使整个包下降。关键是根据每个电池的特殊容量定制充电率，以避免故障。
如果处理不当，电池间的异构性会损害电池组的寿命、健康和安全性，并导致电池组早期故障．我们的方法平衡了电池组中每个电池的能量，使所有电池以平衡的方式达到最终的目标充电状态，并提高了电池组的寿命．
Simona Onori，研究资深作者，斯坦福大学能源科学工程杜尔可持续发展学院助理教授
激发了建造百万英里电池的灵感
这项新研究的部分动力要追溯到2020年电动汽车公司特斯拉(Tesla)宣布的一项所谓“百万英里电池”的研究。这种电池有可能为汽车提供100万英里或更多的动力(在正常充电的情况下)，而不会像老式笔记本电脑或手机中的锂离子电池那样，在达到充电不足的情况下运行。
这种电池将超过汽车制造商通常为电动汽车电池提供的10万英里或八年的保修期。尽管电池组通常都能度过保修期，但如果昂贵的电池组更换依然稀缺，消费者对电动汽车的信心可能会增强。
一种电池如果能在充电数千次后仍能保持电量，也可能为长途卡车的电气化和所谓的“车到电网”系统的采用扫清道路。在这里，电动汽车电池将储存和传输可再生能源到电网。
后来有人解释说，百万英里电池的概念并不是一种新的化学技术，只是一种不让电池充满电的操作方法．
Simona Onori，研究资深作者，斯坦福大学能源科学工程杜尔可持续发展学院助理教授
相关研究集中在单个锂离子电池上，这种电池通常不会像完整电池组那样迅速丧失充电能力。
出于兴趣，Onori和她实验室的两位科学家——博士后学者Vahid Azimi和博士生Anirudh allam决定研究如何创造性地管理现有的电池，以提高一个可能由数百或数千个电池组成的完整电池组的性能和使用寿命。
高保真电池模型
作为第一步，科学家们创建了一个电池行为的高保真计算机模型，精确地描述了电池在使用寿命期间的化学和物理变化。这样的变化很少会在几秒钟或几分钟内持续，而其他的变化可能会持续数月甚至数年。
据我们所知，此前还没有研究使用过我们创建的这种高保真、多时间尺度的电池模型．
Simona Onori，研究资深作者，斯坦福大学能源科学工程杜尔可持续发展学院助理教授
Onori也是斯坦福能源控制实验室的主任。
与模型一起运行的模拟表明，现代电池组可以通过包含其组成单元之间的变化来改进和调节。Onori和合作者们设想，他们的模型在未来几年将被用来领导电池管理系统的开发，并且可以以一种简单的方式部署在目前的汽车设计中。
受益的不仅仅是电动汽车。Onori表示，几乎任何所谓的“非常强调电池组”的应用都有可能在新成果的指导下改进管理。
一个实例呢?无人驾驶飞机和电动垂直起降(有时被称为eVTOL)，很少有企业家期待它在未来十年发挥空中出租车的功能，并提供其他城市空中机动服务。即使是现在，可充电锂离子电池的其他应用也在招手，比如通用航空和可再生能源的大规模存储。
大ori说:“锂离子电池已经在很多方面改变了世界。重要的是，我们要尽可能多地从这种革命性的技术及其后继产品中获益”。
该研究得到了LG化学(现LG能源解决方案)的资金支持。
期刊引用:
记者会上,V。等．(2022)通过基于最优控制的主动平衡策略拥抱异质性，延长锂离子电池系统的寿命。IEEE Xplore。doi.org/10.1109/TCST.2022.3215610．
来源:https://www.stanford.edu/