Otpor nije uzaludan: vijek trajanja baterija može se izmjeriti bez ponavljanja ciklusa

Inženjeri Sveučilišta u Michiganu identificirali su unutarnji otpor, izmjeren odmah nakon izrade baterijskih ćelija, kao ključni pokazatelj koliko će dugo trajati neka baterija. Najbolje od svega, ta se mjerenja mogu obaviti u samo nekoliko sekundi, na kraju proizvodnog procesa, uz male ili nikakve dodatne troškove.

Dovoljno je jedno mjerenje

Prethodna istraživanja su pokazala da je predviđanje životnog vijeka moguće, ali zahtijeva ponavljanje ciklusa – punjenje, pražnjenje i ponovno punjenje – kako bi se prikupili podaci potrebni za treniranje algoritma. Testovi za određivanje životnog vijeka mogu potrajati tjednima pa čak i  mjesecima. Zbog toga se ti testovi provode na samo nekoliko ćelija, a ne na svim proizvedenim ćelijama. 

Predviđanje životnog vijeka baterija moguće je i koristit će proizvođačima električnih automobila
Predviđanje životnog vijeka baterija moguće je i koristit će proizvođačima električnih automobila

No, nova studija, objavljena u Jouleu, pokazuje da se točan vijek trajanja baterije može predvidjeti uz pomoć jednog mjerenja unutarnjeg otpora baerije. Taj otpor može proizaći iz materijala koji se koriste za unutarnje komponente ili elektrokemijskih faktora koji utječu na to kako se ioni kreću između elektroda baterije. Ključno je mjerenje otpora pri niskim razinama napunjenosti.

Mjerenja se mogu obaviti u samo nekoliko sekundi, na kraju proizvodnog procesa, uz male ili nikakve dodatne troškove
Mjerenja se mogu obaviti u samo nekoliko sekundi, na kraju proizvodnog procesa, uz male ili nikakve dodatne troškove

Otpor je dobar barometar za procjenu vijeka trajanja baterije; on pokazuje koliko se litija spojilo s tekućim elektrolitom koji prenosi ione s jedne elektrode na drugu unutar baterije. Taj kombinirani sloj, poznat kao međufaza elektrolita u čvrstom stanju (solid electrolyte interphase), može zaštititi površinu elektrode i omogućiti dulji vijek trajanja.


Količinu litija koja ulazi u međufazu čvrstog elektrolita obično je teško izmjeriti. Ali pri niskom stanju napunjenosti unutarnji otpor baterije usko je povezan s količinom litija u međufazi elektrolita u čvrstom stanju. To omogućuje brzo mjerenje tog zaštitnog sloja, kao i radnog kapaciteta baterije, s običnom opremom.


Anna Stefanopoulou, profesorica tehnologije i voditeljica istraživačkog tima
Anna Stefanopoulou, profesorica tehnologije i voditeljica istraživačkog tima

Koristan alat

Ovo istraživanje, odrađeno u sveučilišnom Laboratoriju za baterije, pruža koristan alat proizvođačima automobila koji ubrzano napuštaju tehnologije s unutarnjim izgaranjem i okreću su hibridnim i električnim pogonima. 

“Industrija nastoji smanjiti troškove proizvodnje automobila i učiniti baterije za EV što je moguće isplativijima”, kaže Anna Stefanopoulou, profesorica tehnologije i voditeljica istraživačkog tima koji je pokušao odgovoriti na pitanje koliko se može naučiti o vijeku trajanja baterije tijekom samog proizvodnog procesa.

Istraživanje je odrađeno u laboratoriju za baterije Sveučilišta u Michiganu
Istraživanje je odrađeno u laboratoriju za baterije Sveučilišta u Michiganu

“Pokazalo se da je odgovor: odmah, ako znate kritični signal koji se može dobiti u testiranju visoke propusnosti. Pronalaženje takvih ključnih mjerljivih značajki može se jednostavno koristiti za kontinuirana poboljšanja i povećanje proizvodnje baterija”, zaključuje Stefanopoulou.