Akumulatory do samochodów elektrycznych a długie przebiegi
VolkswagenObawy przed zakupem samochodów elektrycznych wiązały się często z krótką żywotnością akumulatorów trakcyjnych. Dziś jednak w dużej mierze straciło to na aktualności. Nowoczesne baterie bowiem, opracowane przy użyciu zaawansowanych technologii, umożliwiają przejechanie kilkuset tysięcy, a nawet miliona kilometrów.
- Akumulatory litowo-jonowe z dłuższą żywotnością? Co zrobić, by nie rozstawać się zbyt szybko z bateriami w pojazdach elektrycznych.
- Degradacja akumulatora – styl jazdy ma na nią wpływ!
- Poznaj chińską technologię LFP, innowację stosowaną w elektrykach.
Warto zauważyć, że akumulatory w samochodach elektrycznych stały się niezawodniejsze i trwalsze w eksploatacji niż jeszcze kilka lat temu. Jednym z wyraźnych dowodów jest rosnąca liczba używanych pojazdów elektrycznych, które są dostępne na rynku wtórnym. Wiele z tych aut ma przebieg przekraczający 100 tys. km, a mimo to ich akumulatory wciąż zachowują wystarczającą pojemność do codziennej eksploatacji.
Dodatkowym potwierdzeniem niezawodności akumulatorów w samochodach elektrycznych są coraz korzystniejsze warunki gwarancji oferowane przez producentów. Obecnie wielu z nich daje 8-letnią gwarancję na pojemność akumulatora trakcyjnego – z limitem przebiegu wynoszącym 160 tys. km. W indywidualnych przypadkach przyznawane są również gwarancje na 10 lat lub do 250 tys. km. Na przykład firma Lexus oferuje model UX 300e z 10-letnią gwarancją na akumulator trakcyjny lub 1 mln przejechanych kilometrów.
Co więcej, rosnąca popularność leasingu i wynajmu długoterminowego pojazdów elektrycznych wskazuje na zaufanie firm i konsumentów do trwałości ich komponentów. Warto podkreślić, że w takich modelach finansowania ryzyko ewentualnej degradacji akumulatora lub jego awarii ponosi producent lub firma leasingowa, a nie użytkownik pojazdu. To dowód, że akumulatory przestały być postrzegane jako „słaby punkt” samochodów elektrycznych, a stały się jednym z bardziej niezawodnych elementów współczesnych pojazdów.
Jak wydłużyć żywotność akumulatorów litowo-jonowych?
Z punktu widzenia klienta rosnąca niezawodność akumulatorów i korzystne warunki gwarancyjne są argumentami, które mocno przemawiają za zakupem samochodu elektrycznego. Niezależnie jednak od zastosowanych technologii każdy akumulator – w tym litowo-jonowy – podlega procesowi starzenia się, którego tempo w dużej mierze zależy od sposobu użytkowania pojazdu.
Starzenie się akumulatorów litowo-jonowych zależy od dwóch głównych czynników: czasu (tzw. zużycia kalendarzowego) i liczby cykli ładowania. Zużycie kalendarzowe powoduje stopniowe starzenie się anody i katody, co wiąże się z procesami chemicznego rozkładu.
Natomiast cykle ładowania są naturalnym efektem eksploatacji – każde ładowanie i rozładowanie prowadzi do niewielkiej utraty pojemności akumulatora. Niewłaściwa eksploatacja może prowadzić do szybszego zużycia baterii. Jej przykładem jest:
- długotrwałe parkowanie pojazdu w skrajnych temperaturach,
- regularne, głębokie rozładowania akumulatora,
- brak regularnych serwisów pojazdu.
Co powoduje degradację akumulatora?
W skrajnych przypadkach takie działania mogą dostarczyć producentowi pojazdu podstaw do nierealizowania roszczeń gwarancyjnych. Degradacja akumulatora zależy również od stylu jazdy i zachowania kierowcy.
- Szybka jazda,
- częste intensywne przyspieszanie
- i narażanie pojazdu na skrajne temperatury podczas ładowania
dodatkowo przyspieszają proces starzenia ogniw. Badania wskazują, np. ogniwa akumulatora, które są narażone na stałą temperaturę 30°C, starzeją się nawet 2-krotnie szybciej niż te eksponowane na temperaturę 20°C. Kluczowe jest więc, aby użytkownik pojazdu dokładnie zapoznał się z warunkami gwarancji na akumulator trakcyjny i zaleceniami producenta, które dotyczą serwisowania i eksploatacji tego urządzenia.
Właściwe użytkowanie nie tylko wydłuża jego żywotność, ale także sprawia, że pojazdy elektryczne stają się ekologiczniejszą alternatywą w porównaniu z samochodami z silnikami diesla, benzynowymi, a nawet hybrydowymi. Ponad 1000 pełnych cykli ładowania Gwarancja akumulatora obejmuje nie tylko jego całkowitą awarię, ale także spadek jego pojemności poniżej określonego poziomu.
Gdy spada pojemność akumulatora...
Producent pojazdu zobowiązany jest do wymiany akumulatora, jeśli w okresie gwarancji jego pojemność spadnie poniżej 70% pierwotnej wartości (w przypadku niektórych producentów granica wynosi 80%). Informacje o aktualnym stanie baterii dostarcza wskaźnik „stanu zdrowia” (State of Health – SoH), który wskazuje procentową ilość pierwotnej pojemności dostępnej w akumulatorze.
Jeśli pojemność akumulatora spadnie poniżej 80%, zasięg pojazdu ulega ograniczeniu. Dla samochodów elektrycznych o dużym zasięgu taki spadek może być akceptowalny w codziennej eksploatacji. Natomiast w przypadku miejskich samochodów elektrycznych, które mają mniejsze akumulatory, taka utrata pojemności może skutkować uciążliwym ograniczeniem maksymalnej odległości, jaką można przejechać na jednym ładowaniu.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
W przypadku nowoczesnych akumulatorów litowo-jonowych szacuje się, że ich pojemność spadnie poniżej 80% dopiero po ponad 1000 pełnych cyklach ładowania. Pojedynczy cykl ładowania oznacza naładowanie całkowicie rozładowanej baterii lub kilka mniejszych doładowań. Przy średnim zasięgu współczesnych samochodów elektrycznych, który wynosi ok. 400 km na jednym ładowaniu – to możliwość przejechania ok. 400 tys. km, bez uwzględnienia zużycia kalendarzowego.
Ładowanie na stacjach DC
Negatywnie wpływać na trwałość akumulatora może także szybkie ładowanie. Jeśli akumulator jest ładowany głównie na stacjach szybkiego ładowania prądem stałym (direct current – DC), tempo degradacji baterii znacznie przyspieszy. Szybkie ładowanie może generować większe obciążenia termiczne dla magazynu energii elektrycznej. Z kolei powolne uzupełnianie energii, a co za tym idzie optymalne ładowanie (np. nocą za pomocą domowej ładowarki) sprawia, że akumulator nie nagrzewa się do skrajnie niebezpiecznych temperatur. Nie oznacza to jednak, że stacji szybkiego ładowania DC należy całkowicie unikać.
Ładowanie pojazdu na takich stacjach jest sprawne i wygodne, ponieważ pozwala na uzupełnienie zapasów energii do 80% pojemności w zaledwie 30 min. Sporadyczne korzystanie ze stacji szybkiego ładowania DC będzie miało niewielki wpływ na długoterminową stabilność parametru SoH w trakcie starzenia się baterii. Znaczący wpływ na żywotność baterii ma wartość parametru SoC (State of Charge), który określa poziom naładowania akumulatora.
Częste głębokie rozładowywanie akumulatora do poziomu SoC bliskiego 0%, a następnie ładowanie do pełnych 100% SoC przyspiesza proces starzenia się ogniw. Unikanie ekstremalnych poziomów rozładowania pozwala spowolnić degradację baterii. Dla większości akumulatorów optymalny poziom naładowania mieści się w przedziale 50–80%. W praktyce warto utrzymywać SoC w granicach 20–80%.
Akumulatory LFP o długiej żywotności
W ostatnich latach chińskie firmy wprowadziły innowacyjne technologie w dziedzinie akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (lithium iron phosphate battery – LFP), które charakteryzują się długą żywotnością i zwiększonym zasięgiem pojazdów elektrycznych. Przykładem jest firma CATL, która w sierpniu 2023 r. zaprezentowała akumulator Shenxing PLUS z superszybkim ładowaniem 4C.
Ten akumulator LFP po 10 min ładowania zapewnia zasięg 400 km, a po pełnym naładowaniu – 700 km. Dzięki innowacjom w strukturze ogniw i systemach zarządzania temperaturą akumulator Shenxing PLUS oferuje również wysoką wydajność w niskich temperaturach. Czyni go to atrakcyjnym rozwiązaniem dla szerokiego rynku pojazdów elektrycznych.
Innym przykładem jest współpraca firm Stellantis i CATL, które planują zainwestować 4,1 mld euro w budowę fabryki akumulatorów LFP w Hiszpanii. Zakład w Saragossie ma rozpocząć działalność do końca 2026 r. i osiągnąć zdolność produkcyjną o wartości 50 GWh.
Technologia LFP zyskuje na popularności ze względu na swoje zalety, takie jak:
- niższy koszt produkcji,
- większe bezpieczeństwo,
- dłuższą żywotność.
W porównaniu z tradycyjnymi akumulatorami litowo-jonowymi. Dzięki tym innowacjom pojazdy elektryczne będą bardziej konkurencyjne i dostępne dla szerszego grona klientów
Źródło: Materiały redakcyjne
O Autorze
