Batteribrann er en bekymring på grunn av elbil-adoptsjon – Kan AI hjelpe med å forebygge termisk gjennombrudd?

Et team av ingeniører ledet av en doktorgradsstudent ved University of Arizona har introdusert en ny metode for å forebygge at elbilsbatterier overheter. Metoden bruker AI-algoritmer til å forutsi områder med bekymring før de blir farlige. Mange ser på denne studien som en gjennombrudd i bransjen, spesielt når man tar hensyn til den økende etterspørselen etter elbiler. Her er alt du trenger å vite om AI sin fremtidige rolle i å forebygge termisk gjennombrudd.

Lithium-ion batterier (LIBs)

Det er noen nøkkel punkter å forstå for å fatte omfanget av denne forskningen. For det første er lithium-ion batterier (LIBs) det mest vanlige batteriet i dagens elbiler. Disse batteriene integrerer ladde lithium-ioner for å overføre energi over enheten, og produserer strøm for dine elektriske behov. Det som gjør LIBs så populære er at de kan lades ved å snu polaritet midlertidig og sende ionene tilbake til den negative polen av enheten.

Dagens elbiler avhenger av disse enhetene av flere grunner, inkludert at de har en anstendig levetid, er relativt lette sammenlignet med alternativer, og tilbyr unik energitetthet. Merkverdig, er det vanlig for disse batteriene å bruke celler som er gruppert for å skape den fullstendige elbil-pakken. Merkverdig, har de fleste elbil-batteripakker tusenvis av celler.

Hva er termisk gjennombrudd?

Den nåværende multi-celle struktureringen av LIBs hjelper batteriene å lade raskere og oppnå lengre levetid. Imidlertid kan det skape varmeområder innen batteripakken som kan resultere i katastrofalt sammenbrudd. Når en enkelt celle begynner å feile, kan den varme opp raskt, og forårsake at omkringliggende celler opplever økt temperatur og potensielt føre til mer feil. Denne dominoeffekten kalles termisk gjennombrudd, og det er ett av de største problemene elbiler står overfor i dag.
Termisk gjennombrudd (TR) kan redusere ytelse, forårsake batteridekomposisjon og sogar eksplosjoner. Som sådan er det en virkelig bekymring i dag for elbileiere. Termisk gjennombrudd kan være forårsaket av flere faktorer, inkludert batterifeil som smelting av separator, dekomposisjon av katoden eller en ugunstig Li-elektrolytt reaksjon.

Sikkerhetsbekymringer

Disse kortslutningene kan skje raskt og resultere i at nærstående personer blir skadet på grunn av brann og eksplosjoner. Det er mange historier om personer som våkner opp til husbrann eller andre skremmende øyeblikk på grunn av at deres elbilsbatteri antenner.

Stigende temperatur

Behovet for å redusere TR har blitt mer viktig over de siste årene på grunn av flere faktorer. Økningen i både elbil-bruk og globale temperaturer har skapt en farlig situasjon med flere liv i fare enn noensinne. Disse faktorene gjør det essensielt å holde batterier kjølige for å oppnå en grønnere fremtid.

AI termisk gjennombrudd studie

En studie publisert i Journal of Power Sources demonstrerer hvordan en avansert AI-algoritme koblet med sensorer kan være nøkkelen til å eliminere termisk gjennombrudd en gang for alle. Studien, ledet av Basab Goswami, bruker sjåførdata-simuleringer for å etterligne elbilsbatteri-bruk under daglige kjøreforhold.

AI termisk gjennombrudd test

Forskerne søkte å få en bedre forståelse av hvordan en fast elektrolyttgrensese degraderer på en negativ elektrode under ulike forhold. Teamet brukte virkelige sjåførdata og batteritilstander som konstant lading/utlading og kjøreforløp for å teste batteriets varme-signatur. For å utføre denne oppgaven, skapte teamet en batteri som hadde spesielle termiske sensorer rundt den.

Goswamis algoritme

Goswamis algoritme er unik på mange måter. For det første er det den første AI-maskinlæringsmodellen som brukes til å forutsi TR. Denne multiphysikken modellen var bare mulig takket være nye AI-systemer som vektor-modellering. Disse avanserte systemene kan analysere enorme mengder data og peke ut korrelasjoner eller komplekse mønster langt utenfor menneskelige evner. Derfor enablet modellering metoden teamet til å skape realistisk data om elbil-kjøreforhold.

AI termisk gjennombrudd test resultater

Studiens resultater er imponerende. For det første var teamet suksessfullt i målet sitt til å nøyaktig og presist forutsi TR i LIBs konsekvent. AI-en var meget nøyaktig og kunne sogar bestemme hvor termisk gjennombrudd begynte, og advare om faren og forhindre ytterligere skade. Nå søker teamet å utvide sin forskning, som en dag kan hjelpe med å skape tryggere elbiler for alle.

AI termisk gjennombrudd fordeler

Det er mange fordeler som denne forskningen bringer til markedet. For det første er AI-algoritmen langt mindre dyrt enn å bruke andre metoder for å forebygge termisk gjennombrudd. I fortiden har ingeniører, inkludert de i denne studien, foreslått optiske målemetoder. Disse taktikkene var effektive, men krevde dyre kameraer og konstant overvåking. AI frigjør teamets innsats og gir bedre resultater.

Høy nøyaktighet

Evnen til å forutsi termopar-temperatur og lokalisere varmeområder nøyaktig er et viktig skritt i å skape mer holdbare og kapable batterier i fremtiden. Ingenicører kan bruke denne tilnærmingen til å hjelpe med å bestemme hvor deres produkter kan forbedres og hva deler som trenger å bli oppgradert eller endret for å forebygge fremtidig TR.

Oppnå NetZero utslipp

En annen fordel med denne forskningen er at den gjør det globale målet om å redusere karbon og forurensninger lettere. Elbiler er en måte å hjelpe med å redusere bilutslipp, og noen metode for å forbedre deres effektivitet og effekter vil ha en stor innvirkning på bilmarkedet fremover. I 2023 økte elbilsalg med 35% globalt. Analytikere forventer at denne veksten vil fortsette, og gjør TR-sikkerhet til en prioritet for de fleste produsenter.

Lett integrert

Denne teknologien kan implementeres i leveringskjeder og produksjonsprosesser med minimal innsats. AI-modellen vil forbedre seg når mer data, bedre sensorer og flere modeller introduseres i hver elbils batteristyringssystem.

Forskere

Studien ble utført ved University of Arizona av Vitaliy Yurkiv, Farzad Mashayek, Yasaman Abdisobbouhi, Hui Du og Todd A. Kingston. Prosjektet ble mulig gjennom et tilskudd på 599 808 dollar fra Forsvarsdepartementets etablerte program for å stimulere konkurranseforskning. Merkverdig, publiserte Goswami og Yurkiv en annen artikkel i januar i år som demonstrerte en optisk metode for å detektere varmeområder. Denne siste studien er kulminasjonen av denne forskningen og et ønske om å tilby en mer rimelig og tilgjengelig alternativ.

To selskaper som kan dra nytte av denne forskningen

Flere selskaper kan se umiddelbar nytte av denne studien. Etterspørselen etter elbiler er på veg opp, og produsenter går inn på markedet for å tilfredsstille dette behovet. Evnen til å tilby tryggere alternativer enn dagens muligheter vil hjelpe med å skyte disse produsentene til toppen av markedet. Her er to selskaper som kan implementere denne teknologien i dag og se økt bundlinje.

1. Rivian

(RIVN )

Rivian ble grunnlagt i 2009 som Mainstream Motors. Etter flere år og navneendringer, ble selskapet offisielt Rivian i 2011. I dag er Rivian ett av de største elbilsprodusentene i Nord-Amerika. Selskapet spesialiserer seg i elbilsportutility-kjøretøy og har hovedkontor i California med produksjonsoperasjoner i Illinois.
Rivian rapporterte 4,43 milliarder dollar i omsetning i 2023 med 16 milliarder dollar i totale aktiva. De siste årene har selskapet satt betydelig innsats i å oppnå null karbonutslipp innen 2040. Disse faktorene, pluss den økende etterspørselen etter deres produkter, gjør Rivian til et sterkt “hold” for handlere som søker Tesla-alternativer.

2. Xiaomi

Kinesisk-basert elbilsprodusent Xiaomi sees på som den største konkurrenten til Tesla Motors i elbils-konkurransen. Selskapet fortsetter å sluke markedsshare globalt på grunn av flere faktorer. For det første er XIAMI-merket godt kjent og har vært en kraft i elektronikk-sektoren i tiår. Som sådan er det sterk kunde-loyalitet og tillit sammenlignet med nye alternativer.
Xiaomi har en markedskapitalisering på 462,55 milliarder dollar og viser en vinstmargin på 6,12% for øyeblikket. Selskapet fortsetter å utvide sin elbils-markedsandel og teknologi, noe som gjør aksjen til å forbli i høy etterspørsel globalt. De som søker en raskt voksende elbilsprodusent-aksje, bør vurdere Xiaomi.

Termisk gjennombrudd og aldri komme tilbake

Man må rose dette teamet for å ha skapt en pålitelig og nøyaktig metode for å bestemme de nøyaktige stegene involvert i en termisk gjennombrudd-situasjon. Nå kan denne dataen bli finjustert og brukt til å forbedre deteksjonen enda mer. I de kommende månedene kan din elbil kanskje avhenge av en lignende teknologi basert på det harde arbeidet disse ingeniørene har lagt ned. Som sådan er det klokt å holde øye med denne oppdagelsen fremover.
Lær om andre coole kunstig intelligens-prosjekter nå.