Elektromobilių baterijos kenčia nuo greitojo įkrovimo, daug greičiau praranda talpą

Praėjus dešimčiai metų nuo elektromobilumo eros pradžios, vairuotojus ir inžinierius vis dar skiria vienas klausimas: kiek greitasis įkrovimas iš tiesų kenkia baterijai? Nauja įmonės „Geotab“ atlikta didelio masto analizė pateikia vieną iš aiškiausių atsakymų, parodydama, kad EV baterijų paketai sensta žymiai greičiau, kai didelio galingumo įkrovimas tampa įprastas dalykas.

Įmonė išanalizavo daugiau nei 22 700 transporto priemonių, priklausančių 21 modeliui, duomenis ir nustatė įspūdingą tendenciją: baterijos, kurios dažnai įkraunamos daugiau nei 100 kilovatų galingumu, susidėvi maždaug dvigubai greičiau nei tos, kurios įkraunamos mažesnio galingumo įkrovikliais, pvz., 2 lygio įkrovikliais.

Nors tipinis EV per metus praranda apie 2,3 proc. talpos, transporto priemonės, kurios dažnai naudojasi itin greitu DC įkrovimu, per metus susidėvi iki 2,5 proc. Tie patys modeliai, kai greitai įkraunami retai, susidėvi maždaug 1,5 proc. per metus. Ribinė vertė pasiekiama, kai daugiau nei 12 proc. visų įkrovimų atliekama didelės galios stotyse.

100 kW skaičius yra reikšmingas, nes jis žymi tašką, kuriame įkrovimas nustoja būti tik „greitas“ ir tampa elektrochemiškai agresyvus. Elektronų įvedimas į elementus tokiu greičiu pagreitina tai, ką baterijų mokslininkai vadina ličio dengimu, t. y. metalinio ličio kaupimąsi anode vietoj tinkamos jonų difuzijos per elektrodą.

Šis procesas sumažina galimų įkrovos nešiklių skaičių, laikui bėgant efektyviai sumažindamas baterijos naudingą talpą. Šis reiškinys daro įtaką abiem pagrindinėms ličio jonų chemijos rūšims – ličio geležies fosfatui (LFP) ir nikelio mangano kobaltui (NMC) – tačiau tyrimas parodė, kad LFP baterijos žymiai geriau išlaiko itin greito įkrovimo apkrovą.

Analizė taip pat pabrėžia, kad klimatas vaidina reikšmingą vaidmenį. Regionuose, kur vidutinė temperatūra viršija 25 laipsnius Celsijaus, degradacija padidėja maždaug 0,4 proc. per metus. Kita vertus, bandymas greitai įkrauti žemiau nulio temperatūros gali sukelti nuolatinę struktūrinę žalą, todėl išankstinės būklės palaikymo sistemos – dabar standartinės daugumoje EV – yra labai svarbios ilgalaikės baterijos būklės palaikymui.

Įdomu tai, kad „Geotab“ ilgalaikio tyrimo duomenys rodo, kad po pradinio kritimo dauguma EV baterijų stabilizuojasi ties maždaug 1,4 proc. metiniu degradacijos lygiu, o tai rodo, kad ankstyvas nusidėvėjimas išsilygina po pirmųjų kelerių metų.

Baterijų valdymo sistemos, atrodo, atlieka savo darbą, išlaikydamos įkrovos lygį, terminį profilį ir baterijos balansą saugiose ribose. Tačiau vairuotojai vis dar daro įtaką šioms kreivėms. Tyrimas parodė, kad baterijos, kurios didžiąją laiko dalį praleidžia esant mažesnei nei 20 proc. arba didesnei nei 80 proc. įkrovos būsenai, pastebimai greičiau nusidėvi, o tai yra dar viena priežastis, kodėl, jei įmanoma, reikėtų laikytis vidutinių ribų.

Transporto priemonės tipas taip pat turi įtakos. Daugiafunkcinės transporto priemonės ir pristatymo furgonai, kurie dažnai veikia esant dideliam apkrovimui ir agresyvesniems darbo ciklams, vidutiniškai praranda 2,7 proc. metinės talpos, palyginti su 2 proc. lengvųjų keleivinių automobilių. Tačiau visose kategorijose išvada yra paprasta: kuo greičiau ir karščiau įkraunate, tuo daugiau talpos prarandate laikui bėgant.