Öka livslängden på E-Auto-batterier med den här metoden

Något enkelt kan ha stor effekt: En liten justering i tillverkningsprocessen för elbilbatterier kan avsevärt öka deras livslängd. Detta har visat sig i ett forskningsprojekt vid Stanforduniversitetet i Kalifornien, där forskarna vid SLAC Battery Center optimerade produktionen av litium-jonterade batterier med hjälp av artificiell intelligens.

Det intressanta är att det inte handlar om en helt ny batteriteknologi. Ingen förändring av cellkemin, cellerna eller själva batteriprocessen krävs. Endast det sista steget i tillverkningen påverkas: den första laddningen av det färdiga batteriet, ofta kallad 'formering'. Tidigare har formeringen genomförts vid låg spänning.

Forskningen visade att den första laddningen, när den utfördes med hög spänning, ledde till att batteriets livslängd ökade med hela 50 procent. Det betyder att ett energilager som ursprungligen var designat för 2000 laddcykler nu kan klara av 3000.

Bakgrunden är att den positiva elektroden i ett nytt batteri är helt fylld med litium. Varje gång batteriet går igenom en laddnings- och urladdningscykel, blir en del av litiumet inaktivt, vilket leder till att batteriet åldras. Genom att minska dessa förluster kan batteriets livslängd förlängas. Forskare upptäckte att även vid den första laddningen med hög spänning blir litiumjoner inaktiverade, vilket skapar mer utrymme i den positiva elektroden för att lagra fler elektriskt laddade joner.

"Att ta bort fler litiumjoner är ungefär som att ösa ut vatten ur en full hink innan man bär den", säger projektmedlemmen Xiao Cui. Det extra utrymmet i hinken minskar mängden vatten som spills medan man bär den, precis som det inaktiverade litiumet under den första laddningen skapar utrymme som förbättrar ionutbytet senare.

Effekten av högspänningsformeringen testades praktiskt på 186 batterier, där maskininlärning användes för att upptäcka förändringar i elektroderna. Pouchceller tillverkade av forskarna användes som testobjekt.

En bieffekt av den snabba formeringen är att det sparar tid. Istället för tio timmar tar den första laddningen nu bara 20 minuter, vilket innebär att processen kan vara upp till 30 gånger snabbare. Projektledaren Will Chueh sammanfattar resultatet med att ha löst ett akut problem som industrin står inför.

Framöver kan detta bidra till att batterier görs mindre och lättare, vilket i sin tur ökar räckvidden för elbilar och sänker kostnaderna. "Oersättliga insikter för batteritillverkare som vill effektivisera sina processer och förbättra sina produkter", avslutar forskarna, där även medarbetare från MIT, Toyota Research Institute och Universitetet i Washington ingick.