IIT ગાંધીનગરના સંશોધકોએ લિથિયમ-આયન બેટરી માટે એક અનુકૂલનશીલ ચાર્જિંગ વ્યૂહરચના વિકસાવી છે જે ઇલેક્ટ્રિક વાહનો (EVs) ને વધુ કાર્યક્ષમ રીતે ચાર્જ કરવામાં મદદ કરે છે. તે લિથિયમ પ્લેટિંગ ઘટાડવામાં પણ મદદ કરે છે, જે બેટરીના ઘસારોનું મુખ્ય કારણ છે. આ સંશોધન તાજેતરમાં જર્નલ ઓફ એનર્જી સ્ટોરેજમાં પ્રકાશિત થયું હતું.
સંશોધકોના મતે, તેની અનોખી વિશેષતા તેનું સ્વ-વ્યવસ્થિત ચાર્જિંગ માળખું છે. તે બદલાતા તાપમાન અને બેટરી સ્વાસ્થ્યના પ્રતિભાવમાં ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતા અને સમય સુધારતી વખતે બેટરીને આંતરિક નુકસાનથી બચાવવામાં મદદ કરે છે. આ સંશોધનમાં સામેલ સંસ્થાના ડોક્ટરલ વિદ્વાન શિવ શંકર સિંહા કહે છે, “આજે EV વપરાશકર્તાઓની મુખ્ય અપેક્ષા ઝડપી ચાર્જિંગ છે, પરંતુ તે બેટરીના ઘસારાને વેગ આપે છે.”
IIT ગાંધીનગર ખાતે સ્માર્ટ પાવર ઇલેક્ટ્રોનિક્સ લેબોરેટરીના મુખ્ય સંશોધક પ્રોફેસર પલ્લવી ભારદ્વાજે જણાવ્યું હતું કે પરંપરાગત બેટરી ચાર્જિંગ સિસ્ટમ્સ સ્ટેટિક પેટર્ન પર આધારિત છે, જ્યારે બેટરી સ્ટેટિક સિસ્ટમ્સ નથી. તેમનું વર્તન તાપમાન, ઉપયોગ ઇતિહાસ અને બેટરી યુગ સાથે બદલાય છે.
નવી પાંચ-પગલાની વ્યૂહરચના
આ પડકારનો સામનો કરવા માટે, ટીમે એક ઑપ્ટિમાઇઝ્ડ પાંચ-પગલાની અનુકૂલનશીલ મલ્ટી-સ્ટેપ કોન્સ્ટન્ટ કરંટ (MSCC) ચાર્જિંગ વ્યૂહરચના વિકસાવી છે. પરંપરાગત ચાર્જિંગ પ્રોફાઇલ્સ ધારે છે કે બેટરી હંમેશા નવી હોય છે અને ઓરડાના તાપમાને કાર્યરત હોય છે. આ નવો અભિગમ આનાથી અલગ છે. તેનો નવો અલ્ગોરિધમ બેટરીની વાસ્તવિક સમયની સ્થિતિ અને આસપાસના તાપમાનના આધારે દરેક ચાર્જિંગ પ્રક્રિયાની શરૂઆતમાં તેના સ્ટેપ થ્રેશોલ્ડને સમાયોજિત કરે છે. પ્રસ્તાવિત માળખું એક બુદ્ધિશાળી સુપરવાઇઝર તરીકે કાર્ય કરે છે, જે હવામાન અથવા આરોગ્યની સ્થિતિને ધ્યાનમાં લીધા વિના, લિથિયમ પ્લેટિંગ શરૂ થવાના ચોક્કસ અને બદલાતા વોલ્ટેજ થ્રેશોલ્ડને ઓળખે છે. તે પછી તે તરત જ ચાર્જરને લિથિયમ પ્લેટિંગ અને સંભવિત ભૌતિક નુકસાનને રોકવા માટે સલામત વર્તમાન સ્તર સુધી ધીમું કરવા સૂચના આપે છે.
ચાર્જિંગ ક્ષમતાનો ઉપયોગ 10% સુધી વધારે
ટીમે પેનાસોનિક નિકલ-કોબાલ્ટ એલ્યુમિનિયમ લિથિયમ-આયન કોષો પર આ વ્યૂહરચનાનું પરીક્ષણ કર્યું, -5 થી 25 ડિગ્રી સેલ્સિયસ સુધીના તાપમાનનો ઉપયોગ કરીને અને નવીથી 15 ટકા સુધીની ઘસાઈ ગયેલી બેટરીનો ઉપયોગ કરીને. તેઓએ જોયું કે નવી વ્યૂહરચનાએ ચાર્જિંગ ક્ષમતાના ઉપયોગને 10.65% સુધાર્યો છે, ચાર્જિંગ કાર્યક્ષમતામાં 0.55% વધારો કર્યો છે, અને વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં લિથિયમ પ્લેટિંગને અસરકારક રીતે ઘટાડ્યું છે.
આ લિથિયમ પ્લેટિંગ છે
લિથિયમ પ્લેટિંગ ત્યારે થાય છે જ્યારે બેટરી ખૂબ ઝડપથી ચાર્જ થાય છે, ઠંડા વાતાવરણમાં ચાર્જ થાય છે, અથવા ઉચ્ચ ચાર્જ સ્તર પર ચલાવવામાં આવે છે. આ સ્થિતિમાં, લિથિયમ ગ્રેફાઇટ એનોડમાં સ્થળાંતર કરવાને બદલે સપાટી પર ધાતુના સ્તર તરીકે જમા થાય છે. આ બેટરીની ક્ષમતાને કાયમી ધોરણે ઘટાડે છે અને સોય જેવી રચનાઓનું નિર્માણ તરફ દોરી શકે છે, જેનાથી શોર્ટ-સર્કિટ અથવા આગનું જોખમ ઊભું થઈ શકે છે.