การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่รวดเร็วเป็นพิเศษด้วยสัมผัสที่ปรับแต่งได้

นักวิจัยจะนำเสนอผลงานของพวกเขาในการประชุมฤดูใบไม้ร่วงของ American Chemical Society (ACS) "การชาร์จอย่างรวดเร็วเป็นกุญแจสำคัญในการเพิ่มความเชื่อมั่นของผู้บริโภคและการยอมรับรถยนต์ไฟฟ้าโดยรวม" Eric Dufek, Ph.D. ซึ่งกำลังนำเสนอผลงานนี้ในที่ประชุมกล่าว "มันจะช่วยให้การชาร์จรถมีความคล้ายคลึงกับการเติมน้ำมันที่สถานีบริการน้ำมัน" ความก้าวหน้าดังกล่าวอาจช่วยให้สหรัฐฯ บรรลุเป้าหมายของประธานาธิบดีไบเดนที่ว่า ภายในปี 2573 ครึ่งหนึ่งของยานพาหนะที่ขายทั้งหมดควรเป็นรถยนต์ไฟฟ้าหรือไฮบริด การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้เป็นเชื้อเพลิงของรถยนต์ไฟฟ้าเป็นการกระทำที่ละเอียดอ่อน ตามหลักการแล้ว ผู้ขับขี่ต้องการเพิ่มพลังให้เร็วที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อกลับไปอยู่บนทางหลวง แต่ด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน การเร่งความเร็วของกระบวนการอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ไอออนลิเธียมจะย้ายจากด้านหนึ่งของอุปกรณ์ ซึ่งเป็นขั้วลบไปยังขั้วบวกอีกด้านหนึ่ง การทำให้ไอออนลิเธียมเคลื่อนที่เร็วขึ้น แบตเตอรี่จะถูกชาร์จเร็วขึ้น แต่บางครั้งไอออนของลิเธียมจะเคลื่อนเข้าสู่ขั้วบวกได้ไม่เต็มที่ ในสถานการณ์นี้ โลหะลิเธียมสามารถก่อตัวขึ้นได้ และอาจทำให้แบตเตอรี่ทำงานล้มเหลวได้ นอกจากนี้ยังอาจทำให้ขั้วลบสึกหรอและแตกได้ ปัญหาทั้งหมดนี้จะทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่และระยะการใช้งานของรถลดลง ส่งผลเสียที่แพงและน่าหงุดหงิดสำหรับผู้ขับขี่ ทางออกหนึ่งสำหรับปริศนานี้คือการปรับแต่งโปรโตคอลการชาร์จด้วยวิธีที่เพิ่มความเร็วสูงสุดในขณะที่หลีกเลี่ยงความเสียหายสำหรับการออกแบบแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ ที่ใช้ในยานพาหนะในปัจจุบัน แต่การพัฒนาโปรโตคอลที่เหมาะสมนั้นต้องการข้อมูลจำนวนมหาศาลว่าวิธีการต่างๆ รถยนต์ ส่งผลต่ออายุการใช้งาน ประสิทธิภาพ และความปลอดภัยของอุปกรณ์เหล่านี้อย่างไร การออกแบบและสภาพของแบตเตอรี่ รวมถึงความเป็นไปได้ในการใช้โปรโตคอลการชาร์จที่กำหนดกับโครงสร้างพื้นฐานของกริดไฟฟ้าในปัจจุบันก็เป็นตัวแปรสำคัญเช่นกัน เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ Dufek และทีมวิจัยของเขาที่ Idaho National Laboratory รายงานการใช้เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องที่รวมข้อมูลการชาร์จเพื่อสร้างโปรโตคอลการชาร์จที่ไม่เหมือนใคร ด้วยการป้อนข้อมูลเกี่ยวกับสภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจำนวนมากในระหว่างรอบการชาร์จและคายประจุ นักวิทยาศาสตร์ได้ฝึกฝนการวิเคราะห์การเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายอายุการใช้งานและวิธีการที่การออกแบบต่างๆ จะล้มเหลวในที่สุด ทีมงานจึงป้อนข้อมูลนั้นกลับเข้าสู่การวิเคราะห์เพื่อระบุและเพิ่มประสิทธิภาพโปรโตคอลใหม่ที่พวกเขาทดสอบกับแบตเตอรี่จริง Dufek กล่าวว่า "เราได้เพิ่มปริมาณพลังงานที่สามารถเข้าสู่เซลล์แบตเตอรี่ได้อย่างมากในระยะเวลาอันสั้น" "ปัจจุบัน เราเห็นแบตเตอรี่ชาร์จเกิน 90% ใน 10 นาที โดยไม่มีการชุบลิเธียมหรือแคโทดแตก" การเปลี่ยนจากแบตเตอรี่ที่ใกล้หมดไปเป็นแบตเตอรี่ที่มีกำลังไฟ 90% ในเวลาเพียง 10 นาทีนั้นห่างไกลจากวิธีการปัจจุบัน ซึ่งอย่างดีที่สุด สามารถทำให้รถยนต์ไฟฟ้าชาร์จเต็มได้ภายในเวลาประมาณครึ่งชั่วโมง ในขณะที่นักวิจัยจำนวนมากกำลังมองหาวิธีการเพื่อให้ได้มาซึ่งการชาร์จแบบเร็วสุดขั้วนี้ Dufek กล่าวว่าข้อดีอย่างหนึ่งของโมเดลแมชชีนเลิร์นนิงของพวกเขาคือ มันเชื่อมโยงโปรโตคอลกับฟิสิกส์ของสิ่งที่เกิดขึ้นจริงในแบตเตอรี่ นักวิจัยวางแผนที่จะใช้แบบจำลองเพื่อพัฒนาวิธีการที่ดียิ่งขึ้นและช่วยออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใหม่ที่ได้รับการปรับให้เหมาะสมสำหรับการชาร์จอย่างรวดเร็ว Dufek กล่าวว่าเป้าหมายสูงสุดคือให้รถยนต์ไฟฟ้าสามารถ "บอก" สถานีชาร์จได้ว่าจะจ่ายไฟให้กับแบตเตอรี่เฉพาะของตนอย่างรวดเร็วและปลอดภัยได้อย่างไร นักวิจัยรับทราบการสนับสนุนและเงินทุนจากสำนักงานเทคโนโลยียานพาหนะของกระทรวงพลังงานสหรัฐ