Kommersiella snabbladdningsstationer utsätter elbilsbatterier för höga temperaturer och högt motstånd som kan få dem att spricka, läcka, och förlorar sin lagringskapacitet, skriva ingenjörer vid University of California, Riverside i en ny studie publicerad i Energilagring . För att åtgärda detta, forskarna har utvecklat en metod för laddning vid lägre temperaturer med mindre risk för katastrofala skador och förlust av lagringskapacitet.

Mihri Ozkan, professor i el- och datorteknik och Cengiz Ozkan, professor i maskinteknik vid Marlan och Rosemary Bourns College of Engineering, ledde en grupp som laddade en uppsättning urladda Panasonic NCR 18650B cylindriska litiumjonbatterier, hittades i Tesla -bilar, med samma branschsnabbladdningsmetod som snabbladdare som finns längs motorvägar.

De laddade också en uppsättning med en ny snabbladdningsalgoritm baserad på batteriets interna motstånd, som stör elektronflödet. Batteriets inre motstånd varierar beroende på temperatur, laddningsstatus, batteriets ålder, och andra faktorer. Högt internt motstånd kan orsaka problem under laddning.

UC Riverside Battery Team laddningsmetod är ett adaptivt system som lär sig av batteriet genom att kontrollera batteriets interna motstånd under laddning. Den vilar när det interna motståndet slår in för att eliminera förlust av laddningskapacitet.

För de första 13 laddningscyklerna, batterilagringskapaciteten för båda laddningsteknikerna förblev densamma. Efter det, dock, branschens snabbladdningsteknik fick kapaciteten att blekna mycket snabbare-efter 40 laddningscykler höll batterierna bara 60% av sin lagringskapacitet. Batterier som laddats med den interna motståndsladdningsmetoden behöll mer än 80% kapacitet efter den 40:e cykeln.

Med 80% kapacitet, laddningsbara litiumjonbatterier har nått slutet av sin livslängd för de flesta ändamål. Batterier som laddas med branschens snabbladdningsmetod nådde denna punkt efter 25 laddningscykler, medan interna motståndsmetoder batterier var bra i 36 cykler.

"Industriell snabbladdning påverkar litiumjonbatteriernas livslängd negativt på grund av ökningen av batteriernas interna motstånd, vilket i sin tur resulterar i värmeproduktion, "doktorand och medförfattare Tanner Zerrin sa.

Värre, efter 60 laddningscykler, industrimetoden batterifodral spruckna, utsätta elektroderna och elektrolyten för luft och öka risken för brand eller explosion. Höga temperaturer på 60 grader Celsius/140 grader Fahrenheit accelererade både skadan och risken.

"Kapacitetsförlust, inre kemisk och mekanisk skada, och den höga värmen för varje batteri är stora säkerhetsproblem, särskilt med tanke på att det finns 7, 104 litiumjonbatterier i en Tesla Model S och 4, 416 i en Tesla Model 3, "Sa Mihri Ozkan.

Intern laddning av motstånd resulterade i mycket lägre temperaturer och inga skador.

"Vår alternativa adaptiva snabbladdningsalgoritm minskade kapacitetsblekning och eliminerade frakturer och förändringar i sammansättning i de kommersiella battericellerna, "Sa Cengiz Ozkan.

"Den föreslagna adaptiva snabbladdningen ger ett nytt perspektiv för utformningen av snabbladdningsteknik för elfordon med bättre säkerhetsprestanda och längre batterilivslängd, "Bo Dong, sa en doktorand och papper medförfattare.

Forskarna har sökt patent på den adaptiva snabbladdningsalgoritmen för internt motstånd som kan licensieras av batteri- och biltillverkare. Sålänge, UCR Battery Team rekommenderar att användningen av kommersiella snabbladdare minimeras, laddas innan batteriet är helt urladdat, och förhindra överladdning.