Cum să mențineți capacitatea bateriei dvs. de mașină electronică - Energiedienst-Blog

Bateria care stochează electricitatea este o componentă critică în mașinile electrice și este, de asemenea, scumpă. Un kilowatt oră de capacitate pentru o baterie litiu-ion costă în prezent între 150 și 200 de euro. Cu capacități de 30 până la 100 kWh, care sunt încorporate în mașinile obișnuite, plătiți între 5.000 și 20.000 de euro doar pentru baterie. Deși acest lucru este semnificativ mai mic în general decât acum cinci ani, când prețul era de două ori mai mare, bateria rămâne motorul decisiv al costurilor pentru prețurile mașinilor electrice de astăzi.

Prin urmare, nu este surprinzător faptul că această componentă va determina în special valoarea unei mașini electrice uzate în viitor. Sistemele litiu-ion utilizate în prezent au o proprietate care nu contribuie neapărat la menținerea valorii lor: pierd capacitatea disponibilă. În mod specific, aceasta înseamnă o pierdere de capacitate pentru un sistem de baterii care este de obicei compus din mai multe celule individuale ale bateriei și are monitorizare electronică (așa-numitul sistem de gestionare a bateriei, BMS): În timp, cu acesta poate fi stocată o încărcare din ce în ce mai mică.

„Sănătatea” unui sistem de baterii este influențată de factori foarte diferiți. Acești factori acționează individual sau împreună asupra fizicii bateriei și determină pierderea progresivă a capacității acesteia în grade diferite. Calculul corect al tuturor acestor lucruri nu este o problemă mică din cauza complexității, motiv pentru care am solicitat sfatul experților de la Stephan Rohr, care lucrează ca om de știință la Universitatea Tehnică din München. Acolo Rohr conduce o echipă de 10 angajați la Catedra de Tehnologie a Vehiculelor (FTM) pentru a ajunge la ultima durată de viață a bateriilor și a modului în care acestea sunt influențate de procese fizice inevitabile sau erori evitabile în timpul utilizării.

Fizica unei baterii litiu-ion

Într-o baterie litiu-ion de proiectare actuală, ionii de litiu migrează de la catod la anod și, desigur, invers, în funcție de încărcarea sau descărcarea bateriei. Cei doi poli de tensiune sunt separați printr-o membrană separatoare prin care trebuie să treacă ionii. Cobalt, grafit, nichel, siliciu - pe lângă litiu, multe metale sunt utilizate în forma lor pură sau ca oxizi metalici. Procesul electrochimic care are loc într-o baterie nu este static din toate timpurile, dar materialele și compozițiile lor se schimbă, reacționează între ele și, desigur, la influențele externe.

Factorul de stres 1: timpul calendaristic

Cantitatea de energie electrică stocată în bateriile litiu-ion se deteriorează în timp, chiar și fără utilizare. Așa-zise reacții chimice parazite, ireversibile, care au dus chiar rapid la o pierdere totală a bateriilor din prima generație. Acum avem mult mai bine sub control. Prin urmare, timpul pur joacă acum un rol mai mic în deteriorarea capacității. Cu toate acestea, se poate spune: cu cât bateria este mai veche, cu atât este mai mică capacitatea sa.

Factorul de stres 2: temperatura

„Temperatura unei baterii în timpul depozitării, încărcării și descărcării este crucială pentru sănătatea sa”, spune Stephan Rohr. Temperaturile cuprinse între -10 și +40 de grade sunt, în general, limitele absolute minime și maxime la care ar trebui expusă o baterie în timpul funcționării. Valorile mai mici sau mai mari îl pot deteriora grav. Acesta este motivul pentru care sistemele de baterii din mașinile electrice au un control de temperatură corespunzător. Acest lucru asigură că bateria este întotdeauna încălzită sau răcită corespunzător. Dar care este temperatura optimă? Stephan Rohr: „Temperatura optimă de funcționare pentru o baterie este cea cu care oamenii se simt cel mai confortabil - în jur de 20 de grade. Cu toate acestea, 10 grade sunt chiar mai bune doar pentru stocare atunci când nu îl utilizați. "

Factorul de stres 3: ciclurile de încărcare

Cu cât o baterie este încărcată și apoi descărcată mai des, cu atât are un efect negativ asupra capacității sale. În scena șoferului de mașini electronice, circulă de la 1.000 la 2.000 așa-numitele cicluri de încărcare, astfel încât o baterie să poată supraviețui nedeteriorată. După aceea, starea de sănătate a bateriei începe să se deterioreze. Stephan Rohr nu poate confirma astfel de informații generale: „Termenul de ciclu de încărcare nu este doar extrem de imprecis, ci și extrem de înșelător. Nimeni nu știe exact ce înseamnă acest lucru. ”Problema este: teoretic, ciclul de încărcare înseamnă că o baterie descărcată este încărcată de la 0 la 100%. Un astfel de comportament 0-100 apare, în mod normal, rar, deoarece bateriile nu sunt niciodată complet descărcate și de obicei nu sunt încărcate 100%, cel puțin în cazul mașinilor electrice. Numărul proceselor de încărcare singur spune, așadar, puțin despre potențialul lor negativ pentru sănătatea bateriei. Depinde mai mult de modul în care este proiectată încărcarea și descărcarea.

Factorul de stres 4: încărcarea

„Raportul dintre dimensiunea bateriei și tensiunea de încărcare nu ar trebui să depășească în mod ideal 1 C”, explică Stephan Rohr. „Cu cât valoarea C este mai mică la încărcare, cu atât este mai bună pentru baterie.” Aceasta înseamnă următoarele: Dacă curentul în timpul încărcării este prea mare pentru baterie, acesta va fi deteriorat permanent. Prin urmare, ar trebui să aveți grijă să încărcați mai încet, de preferință cu cel mai mic curent posibil.
Exemple:

Un nou Nissan Leaf are o baterie de 30 kWh. Dacă încărcați la o stație de încărcare rapidă cu o putere de 50 kW, valoarea C este de 1,66. Comportamentul de încărcare stresează bateria, dar, bineînțeles, nu doriți să așteptați mult la o astfel de stație. Deci faci compromisuri.
Un Tesla Model X cu o baterie de 100 kWh realizează uneori o putere de încărcare de 120 kW pe propriul supraîncărcător al unei companii. Valoarea C: 1,2. Acest lucru stresează, de asemenea, bateria.

Când se încarcă cu curenți mari, apar în principal probleme de temperatură. Celulele se supraîncălzesc și trebuie răcite.

Factorul de stres 5: descărcarea

Cantitatea de curent în timpul descărcării poate avea, de asemenea, un efect negativ asupra sănătății bateriei. Ca și în cazul încărcării, supraîncălzirea este factorul de stres decisiv pentru celulele bateriei. La autoturismele electrice apar descărcări cu amperaj ridicat, de exemplu la accelerare. Dacă continuați să apăsați pedala de accelerație, controlul bateriei reglează puterea maximă. Motivul pentru aceasta este că sistemul de răcire nu poate reacționa la fel de repede pe măsură ce celulele se încălzesc.
Așa-numita descărcare profundă, adică descărcarea unei baterii până la 0, trebuie evitată de urgență. Acest lucru poate ataca electrochimia bateriei.

Sfaturi pentru creșterea duratei de viață a unei baterii de mașini electronice

Păstrați întotdeauna bateria într-o stare de încărcare între 40 și 80% din capacitatea sa.
Cu cât se încarcă mai lent, cu atât mai bine. Fanii mașinilor electronice trebuie acum să fie puternici: încruntarea încruntată după încărcarea sforăitului (adică la o priză de uz casnic cu 3,5 kW) este un avantaj pentru baterie. Complet clar pentru utilizatorii unei cutii de perete: „Întrucât bateriile au acum o capacitate de cel puțin 20-30 kWh, încărcarea trifazată pe o cutie de perete cu curent alternativ de 11 kW nu este o problemă pentru mașinile electronice”, a spus Stephan Rohr.
Bateriile Razor au o durată de viață mai scurtă. Dacă accelerați la capacitate maximă des, bateria dvs. va avea de suferit.
Niciodată profund descărcat!

Ar trebui să acordați atenție acestui lucru atunci când cumpărați o mașină electrică uzată

Întrucât bateria este componenta decisivă într-o mașină electrică, a cărei „uzură” contează cu adevărat datorită reducerii autonomiei, cumpărătorul dorește în mod firesc să știe cum este starea bateriei. Deoarece, așa cum se arată, modul în care utilizatorul manipulează bateria este decisiv pentru starea sa, dar acest lucru nu este evident pe vehicul, în momentul de față se cumpără un porc într-un poke. Sigur, informații precum vechimea vehiculului și kilometrii parcurși oferă informații despre vârsta calendaristică și ciclurile probabile de încărcare. Dar utilizatorul a descărcat în mod repetat bateria în mod repetat? A fost accelerat foarte mult? Ați taxat adesea peste o valoare C de 1? Nu știți nimic despre acest lucru și sunteți dependenți de declarațiile vânzătorului. Prin urmare, ar fi recomandabil să aflați cât mai multe despre capacitatea actuală a bateriei în comparație cu noul statut. Valorile unei pierderi de peste 10% din capacitate fac posibile pierderi suplimentare și ar trebui să reducă considerabil valoarea vehiculului.

Câtă capacitate pierzi de fapt?

Deoarece, așa cum am văzut, mulți factori afectează sănătatea bateriei, nu se pot face afirmații generale despre pierderile de capacitate. Depinde doar. Studiile științifice actuale ajung la concluzia că toate vehiculele examinate și scenariile de utilizare arată o pierdere de capacitate de 10% după 100.000 de kilometri parcurși. „Asta nu pare prea mult acum”, spune Rohr, „dar problema este că pierderile pot apărea exponențial de la un anumit punct încoace.” Deci, odată ce bateria este deteriorată, aceasta coboară în canalizare chiar mai repede. Prin urmare, împreună cu colegul său Michael Baumann, Rohr a fondat un startup care poate calcula și certifica starea de sănătate a bateriilor în aer și poate prezice durata de viață rămasă. O astfel de metodă ar pune evaluarea bateriilor uzate pe o bază științifică în cazul reciclării secundare.