Jak podczas wypadku zachowują się akumulatory litowe montowane w starszych modelach samochodów elektrycznych? Na to pytanie przez cztery lata próbowali odpowiedzieć naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Grazu (Austria), którzy uczestniczyli w projekcie „SafeBattery”. – Parametry nowych ogniw bateryjnych zasadniczo są znane. Dlatego postanowiliśmy skoncentrować się na całym cyklu życia akumulatora – wyjaśnia kierownik projektu Christian Ellersdorfer z Instytutu ds. Bezpieczeństwa Pojazdów.

Wspólnie z partnerami ze świata przemysłu, takimi jak AVL, Audi czy Daimler, naukowcy badali różne zjawiska, którym w czasie użytkowania podlega akumulator. Badano drgania, silne przyspieszenia spowodowane stłuczkami parkingowymi, poważne wypadki oraz regularne ładowanie i rozładowywanie.

Zmiany spowodowane ładowaniem i rozładowywaniem

Liczne testy zderzeniowe, symulacje i obliczenia matematyczne wykazały, że drgania i przyspieszenia praktycznie nie wpływają na działanie baterii. Znacznie większe zmiany natury mechanicznej i elektrycznej zachodzą pod wpływem ciągłego ładowania i rozładowywania akumulatora. Ogniwa poddane tego typu procesom z czasem wykazują większą sztywność pod wpływem obciążeń mechanicznych.

– Zmiany te nie oznaczają automatycznie, że akumulatory z biegiem czasu stają się niebezpieczne – wyjaśnia Christian Ellersdorfer. – Wręcz przeciwnie. Wszystkie te oddziaływania, rozpatrywane łącznie, pozytywnie wpływają na poziom ich bezpieczeństwa, co ma związek ze stratami energii elektrycznej.
Badania wykazały, że ogniwa o zmniejszonej pojemności pod wpływem wewnętrznego zwarcia mają mniejszą tendencję do tzw. ucieczki termicznej (gwałtownego wzrostu temperatury pod wpływem spalania elektrolitu), a tym samym są mniej narażone na zapłon na skutek wypadku.

Korzyści dla przemysłu motoryzacyjnego

Wyniki badań mogą istotnie przyczynić się do postępu w rozwoju akumulatorów samochodowych. Ich producenci wiedzą już bowiem, czego powinni się po nich spodziewać, i mogą postawić na oszczędniejsze pod względem materiałowym, bardziej efektywne konstrukcje. Do tej pory baterie były bowiem produkowane w taki sposób, aby wykluczyć ich odkształcenia w różnych warunkach otoczenia. Teraz producenci będą mogli lepiej wykorzystać przestrzeń montażową ze świadomością, że kontrole bezpieczeństwa nowych baterii zachowują ważność przez cały okres ich życia.

Drugie życie akumulatora

Partnerzy projektu „SafeBattery” postanowili jednak pójść o krok dalej. Uruchomili program „SafeLIB”, w ramach którego wspólnie z partnerami (LIT Law Lab, Infineonem, Froniusem i Mercedesem) zamierzają bardzo dokładnie przeanalizować zmiany zachodzące w akumulatorach samochodów elektrycznych, aby na tej podstawie określić warunki ich dalszego użytkowania.

– Używane akumulatory o pojemności 80% nie nadają się już do zasilania samochodów elektrycznych, ale można je z powodzeniem wykorzystać jako stacjonarne magazyny energii lub źródło zasilania obrabiarek. Dlatego chcemy zdefiniować ogólne wskaźniki pomiarowe, które umożliwiają określenie poziomu bezpieczeństwa tego typu baterii – wyjaśnia Christian Ellersdorfer.

W procesie tym naukowcy chcą wykorzystać wyjątkową w skali świata technologię badania bezpieczeństwa akumulatorów, opracowaną w Centrum Bezpieczeństwa Akumulatorów w Grazu. Umożliwi ona m.in. bardzo szczegółowe określenie warunków, w jakich pracowała bateria i odniesienie ich do ram prawnych jej ponownego wykorzystania, w tym kwestii odpowiedzialności za szkody następcze.

Badania pozwolą nie tylko zdefiniować tzw. stan zdrowia ogniwa akumulatora (tj. jego wydajność i pojemność resztkową), ale także stan bezpieczeństwa, czyli poziom bezpieczeństwa baterii w całym cyklu życia. Projekt ma potrwać cztery lata i zakończy się w 2025 r.

Na podstawie artykułu „E-Auto-Akkus: Je älter, desto sicherer” opublikowanego na stronie www.kfz-betrieb.vogel.de