Apesar da crescente popularidade dos veículos elétricos, muitos consumidores ainda hesitam em fazer a troca. Uma razão é que leva muito mais tempo para ligar um carro elétrico do que para abastecer um convencional. Mas acelerar o processo de carregamento pode danificar a bateria e reduzir sua vida útil. Agora, os cientistas relatam que projetaram métodos de carregamento super rápidos adaptados para alimentar diferentes tipos de baterias de veículos elétricos em 10 minutos ou menos sem danos.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).

"O carregamento rápido é a chave para aumentar a confiança do consumidor e a adoção geral de veículos elétricos", diz Eric Dufek, Ph.D., que apresenta este trabalho na reunião. “Isso permitiria que o carregamento do veículo fosse muito semelhante ao de um posto de gasolina”. Tal avanço pode ajudar os EUA a atingir a meta do presidente Biden de que, até 2030, metade de todos os veículos vendidos sejam elétricos ou híbridos.

Carregar as baterias de íons de lítio que abastecem os veículos elétricos é um ato de equilíbrio delicado. Idealmente, os motoristas querem ligar o mais rápido possível para voltar à estrada, mas com a tecnologia atual, acelerar o processo pode causar danos. Quando uma bateria de íons de lítio está sendo carregada, os íons de lítio migram de um lado do dispositivo, o cátodo, para o outro, o ânodo. Ao fazer com que os íons de lítio migrem mais rapidamente, a bateria é carregada mais rapidamente, mas às vezes os íons de lítio não se movem totalmente para o ânodo. Nessa situação, o metal de lítio pode se acumular e isso pode desencadear uma falha precoce da bateria. Também pode causar desgaste e rachaduras no cátodo. Todos esses problemas reduzirão a vida útil da bateria e o alcance efetivo do veículo – consequências caras e frustrantes para os motoristas.

Uma solução para esse enigma é adaptar o protocolo de carregamento de uma forma que otimize a velocidade e evite danos aos diversos tipos de designs de bateria usados ​​atualmente em veículos. Mas o desenvolvimento de protocolos ideais requer uma enorme quantidade de dados sobre como vários métodos afetam a vida útil, a eficiência e a segurança desses dispositivos. O projeto e o estado das baterias, bem como a viabilidade de aplicação de um determinado protocolo de carregamento com a infraestrutura atual da rede elétrica, também são variáveis ​​fundamentais.

Para enfrentar esses desafios, Dufek e sua equipe de pesquisa do Idaho National Laboratory agora relatam o uso de técnicas de aprendizado de máquina que incorporam dados de cobrança para criar protocolos de cobrança exclusivos. Ao inserir informações sobre a condição de muitas baterias de íons de lítio durante seus ciclos de carga e descarga, os cientistas treinaram a análise de aprendizado de máquina para prever a vida útil e as maneiras pelas quais diferentes projetos acabariam por falhar. A equipe então inseriu esses dados na análise para identificar e otimizar novos protocolos que eles testaram em baterias reais.

"Aumentamos significativamente a quantidade de energia que pode entrar em uma célula de bateria em um curto período de tempo", diz Dufek. “Atualmente, estamos vendo as baterias carregarem mais de 90% em 10 minutos sem revestimento de lítio ou rachaduras no cátodo”.

Passar de uma bateria quase descarregada para uma com 90% de energia em apenas 10 minutos está muito longe dos métodos atuais, que, na melhor das hipóteses, podem carregar um veículo elétrico em cerca de meia hora. Enquanto muitos pesquisadores estão procurando métodos para alcançar esse tipo de carregamento super rápido, Dufek diz que uma vantagem de seu modelo de aprendizado de máquina é que ele vincula os protocolos à física do que realmente está acontecendo em uma bateria.

Os pesquisadores planejam usar seu modelo para desenvolver métodos ainda melhores e ajudar a projetar novas baterias de íons de lítio otimizadas para serem submetidas a carregamento rápido. Dufek diz que o objetivo final é que os veículos elétricos sejam capazes de "dizer" às estações de carregamento como alimentar suas baterias específicas de forma rápida e segura. + Explorar mais

Carregamento rápido da bateria de íons de lítio:uma revisão