Onderzoekers van Stanford University ontwikkelen de mogelijkheid om het vermogen en de opslagcapaciteit van batterijen te meten terwijl ze verouderen, heeft de universiteit aangekondigd.

“Wetenschappers van Stanford University bieden een manier om de werkelijke staat van een oplaadbare batterij in real-time te voorspellen. Het nieuwe algoritme combineert sensordata met computermodellering van de fysieke processen die lithium-ion batterijcellen doen degraderen om de resterende opslagcapaciteit en laadtoestand van de batterij te voorspellen,” werd opgemerkt.

Simona Onori, assistent-professor energie-hulpbronnentechniek aan Stanford's School of Earth, Energy & Environmental Sciences, meldde: “We hebben elektrochemische parameters benut die nog nooit eerder voor schattingsdoeleinden zijn gebruikt.” Het onderzoek verschijnt op 11 september in het tijdschrift IEEE Transactions on Control Systems Technology.

Momenteel voegen autofabrikanten extra capaciteit toe om onbekende hoeveelheden slijtage op te vangen, wat de kosten verhoogt en het gebruik van schaarse, en soms giftige, materialen. Het onderzoek zal helpen de werkelijke capaciteit beter te schatten, wat kleinere batterijen en een groter rijbereik in elektrische voertuigen mogelijk maakt.

“Met ons model blijft het belangrijk om voorzichtig te zijn met hoe we het batterijsysteem gebruiken,” legde Onori uit. “Maar als je meer zekerheid hebt over hoeveel energie je batterij gedurende zijn hele levenscyclus kan opslaan, kun je meer van die capaciteit gebruiken. Ons systeem laat zien waar de grenzen liggen, zodat batterijen met meer precisie kunnen worden bediend.”

De nauwkeurigheid van de voorspellingen ligt volgens het artikel binnen 2 procent van de werkelijke batterijlevensduur uit de experimenten. Dit maakt het mogelijk om oude elektrische autobatterijen te gebruiken voor het opslaan van energie voor het elektriciteitsnet. “Zoals het nu is, zullen batterijen die uit elektrische auto's worden gehaald sterk variëren in kwaliteit en prestaties,” zei Onori. “Er is geen betrouwbare en efficiënte methode geweest om ze te standaardiseren, te testen of te certificeren op een manier die ze concurrerend maakt met nieuwe batterijen die speciaal zijn gebouwd voor stationaire opslag.”

Elektrische autobatterijcellen zijn goed voor ongeveer 30 procent van de totale voertuigkosten. Het onderzoek biedt een nauwkeurigere methode om lithiumbatterijdegradatie te meten.

“Het team richtte zijn experimenten op een type lithium-ion batterij dat vaak wordt gebruikt in elektrische voertuigen (lithium nikkel mangaan kobalt oxide) om belangrijke interne variabelen zoals lithiumconcentratie en celcapaciteit te schatten. Maar het raamwerk is algemeen genoeg om toepasbaar te zijn op andere soorten lithium-ion batterijen en om rekening te houden met andere mechanismen van batterijdegradatie,” meldde het onderzoeksrapport.

“We hebben laten zien dat ons algoritme niet slechts een leuk theoretisch werk is dat op een computer kan draaien,” zei Onori. “Het is juist een praktisch, implementeerbaar algoritme dat, indien overgenomen en morgen al in auto's gebruikt, kan resulteren in langer meegaande batterijen, betrouwbaardere voertuigen en kleinere batterijpakketten.”