Phương pháp dự đoán thay đổi quy trình sản xuất và vật liệu ảnh hưởng đến tuổi thọ pin

Các kỹ sư của UM đã xác định điện trở bên trong, được đo ngay sau khi tế bào tạo ra, như một chỉ báo chính về thời lượng pin sẽ sử dụng được. Các phép đo có thể được thực hiện chỉ trong vài giây ở cuối quá trình sản xuất mà không tốn thêm chi phí.

Nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng, dự đoán tuổi thọ là có thể thực hiện được, nhưng nó yêu cầu lặp lại chu kỳ sạc, xả và sạc lại để thu thập dữ liệu cần thiết để đào tạo thuật toán. Các bài kiểm tra độ tuổi cần thiết xác định tuổi thọ có thể mất vài tuần đến vài tháng để hoàn thành. Vì lý do này, các xét nghiệm chỉ được thực hiện cho một vài tế bào chứ không phải tất cả các tế bào được tạo ra.

Nghiên cứu mới được công bố gần đây trên tạp chí Joule cho thấy, tuổi thọ pin chính xác có thể được dự đoán với sự trợ giúp của một phép đo điện trở hoặc phép đo mức độ pin chống lại dòng điện bên trong nó. Điện trở đó có thể đến từ các vật liệu được sử dụng cho các thành phần bên trong hoặc các yếu tố điện hóa ảnh hưởng đến mức độ di chuyển của ion giữa các điện cực của pin. Đo điện trở ở mức sạc thấp là chìa khóa.

Andrew Weng – nghiên cứu sinh về kỹ thuật cơ khí và Anna Stefanopoulou – Giáo sư Công nghệ William Clay Ford xác định một tín hiệu chẩn đoán sớm dự đoán tác động của các giao thức hình thành đối với tuổi thọ pin mà không cần kiểm tra vòng đời. 

Theo ông Andrew Weng, một nghiên cứu sinh về kỹ thuật cơ khí và là tác giả chính của nghiên cứu, phép đo điện trở, ở trạng thái tích điện thấp, về nguyên tắc, có thể thu được mà không cần bất kỳ vòng quay nào, giúp quá trình đào tạo mô hình nhanh hơn nhiều. 

Điện trở là dấu hiệu cho thấy mức độ hợp nhất của lithium ở một điện cực với chất điện phân lỏng – chất có nhiệm vụ chuyển các ion từ điện cực này sang điện cực kia bên trong pin. Khi lithium hợp nhất với chất điện phân sẽ tạo thành một lớp gọi là lớp điện ly rắn giao pha, bảo vệ bề mặt của điện cực, giúp pin có tuổi thọ lâu hơn.
 
Rất khó đo lượng lithium tạo thành lớp điện ly rắn giao pha. Nhưng nhóm UM nhận thấy, ở trạng thái pin yếu, điện trở bên trong của pin liên quan chặt chẽ đến lượng lithium tạo thành lớp điện ly rắn giao pha. Do đó, điện trở trở thành phép đo gián tiếp về lớp bảo vệ, cũng như tuổi thọ của pin.
 
Việc tìm kiếm ra dấu hiệu có thể đo lường nhanh chóng tuổi thọ của pin sẽ giúp cải tiến quy trình sản xuất pin và mở rộng quy mô sản xuất.
An Hạ

Nguồn: Tạp chí điện tử chất lượng Việt Nam

Bạn cũng có thể thích