Jak dbać o baterie w samochodzie elektrycznym?

6 WRZEŚNIA, 2022

Samochody elektryczne to pojazdy innowacyjne i niezawodne. Ich newralgicznym ogniwem jest akumulator, który jako wyłączne źródło energii obsługuje nie tylko układ napędowy, ale też szereg innych systemów w pojeździe. Jak zatem cieszyć się z pełnej wydajności akumulatora przez długie lata? Kluczowa jest właściwa eksploatacja, którą powinien opanować każdy właściciel pojazdu elektrycznego.

AKUMULATOR LITOWO-JONOWY - WŁAŚCIWOŚCI

Ogniwa odwracalne niskotemperaturowe, nazywane powszechnie akumulatorami, cechują się dużą energią właściwą, wysokim dopuszczalnym prądem rozładowania przy jego minimalnym wpływie na trwałość, niskim samorozładowaniem i dużą liczbą cykli pracy. Jednym z najpopularniejszych typów ogniw są akumulatory litowo-jonowe (lithium battery, Li-Metal, Li-Ion, PLiON), w których nośnikiem ładunku są jony litu. Ze względu na największą gęstość energii spośród wszystkich akumulatorów dostępnych na rynku, to właśnie one są najczęściej stosowane w bateriach samochodów elektrycznych Forda, bowiem pozwalają na przejechanie większej odległości niż baterie wykonane w innej technologii.

AKUMULATORY LITOWO-JONOWE, CZYLI ENERGIA NOWEJ GENERACJI

Baterie to kluczowy a zarazem najczulszy element konstrukcyjny w samochodzie elektrycznym, o który należy zadbać w szczególny sposób. Dzięki odpowiedniej eksploatacji oraz zapewnianiu akumulatorowi odpowiednich warunków do pracy, można przedłużyć żywotność ogniw. Jak zatem dbać o akumulator w elektryku? Jest na to kilka sposobów. Przestrzeganie kilku prostych zasad to kwestia wypracowania nawyków, które w najmniejszym stopniu nie utrudniają użytkowania zeroemisyjnego pojazdu. Sytuacja na rynku e-mobility szybko się zmienia. Technologie stosowane przez producentów pozwalają na zwiększanie zasięgów oraz pokonywanie większej ilości kilometrów, niż pierwotnie szacowano. Jedynie kwestią czasu jest, kiedy do obiegu wprowadzone zostaną akumulatory o większej pojemności i jeszcze lepszych parametrach.

AKUMULATORY LITOWO-JONOWE W SAMOCHODACH ELEKTRYCZNYCH

Dzięki skróceniu czasu ładowania akumulatorów możliwe stało się wykorzystanie pełni ich możliwości w pojazdach. Pojazdy elektryczne (BEV) wymagają do pracy ciągłego strumienia energii rzędu 40 kWh - taką energię zapewniają akumulatory litowo–jonowe, które charakteryzują się obecnie największymi wielkościami gęstości energii (odniesionej do objętości źródła) a szczególności energii właściwej (odniesionej do masy baterii). Powszechnie wiadomo jednak, że wszystkie akumulatory - także najnowocześniejsze litowe (różnych typów i odmian) - mają ograniczoną trwałość wyrażoną liczbą cykli ładowania/rozładowania. Starzenie wynikające z eksploatacji akumulatora jest procesem degradacji, który zachodzi wtedy, kiedy jest on naładowany lub rozładowany, natomiast starzenie wynikające z wieku akumulatora jest procesem zachodzącym bez względu na stopień naładowania.

CO WPŁYWA NA ŻYWOTNOŚĆ BATERII W SAMOCHODACH ELEKTRYCZNYCH?

Dzięki właściwej eksploatacji każdy właściciel samochodu elektrycznego może cieszyć się z pełnej wydajności akumulatora na długie lata. Jednak każda bateria litowo-jonowa ma określoną pojemność, która maleje z upływem czasu. Pomimo szeregu zalet, jak niewielkie samorozładowania, duża trwałość i żywotność, akumulatory litowo-jonowe są wrażliwe na przeładowania, jak i nadmierne rozładowanie. Żywotność cykliczną można zwiększyć regularnie użytkując akumulatory w niepełnych cyklach pracy, godząc się na nieco krótszy czas pracy w każdym cyklu. Produkowane obecnie akumulatory litowo–jonowe można naładować do 80% ich pojemności w czasie wynoszącym średnio od 15 do 60 minut, przy czym warto zaznaczyć, że większa moc ładowania powoduje szybszą degradację akumulatora. W praktyce oznacza to, że optymalne ładowanie powinno dążyć do uzyskania poziomu uzupełnienia baterii najwyżej w 80%, przy jednoczesnym ograniczeniu korzystania z publicznych stacji szybkiego ładowania DC.

WPŁYW TEMPERATURY NA ZASIĘG AUTA ELEKTRYCZNEGO

Na zmniejszenie wydajności baterii wpływa także temperatura. Akumulatory litowo-jonowe są przystosowane do działania w stosunkowo szerokim przedziale, jednak podczas ładowania należy zadbać, aby nie przekroczyć dopuszczalnego zakresu temperatur pracy, który wynosi od 0 do 45 stopni Celsjusza. W przeciwnym wypadku narażamy się nie tylko na pogorszenie jakości ładowania, ale także na skrócenie żywotności ogniwa, a nawet jego rozszczelnienie. Wysoka temperatura wywołuje takie reakcje jak korozja i zwiększenie tempa utraty litu, co w efekcie skutkuje ubytkiem pojemności. Bardzo niska temperatura może ograniczyć te skutki, ale może spowodować także zmiany składu chemicznego akumulatora, które również przyspieszają jego degradację.

MECHANIZM STARZENIA SIĘ AKUMULATORÓW LITOWO-JONOWYCH

Starzenie się akumulatorów litowo-jonowych jest procesem naturalnym, powodowanym przez procesy elektromechaniczne i mechaniczne. Konsekwencją tych procesów jest pewna utrata energii, którą akumulator może przechowywać (ubytek pojemności) oraz wzrost wewnętrznej rezystancji akumulatora, co ogranicza maksymalną ilość energii, jaką akumulator może dostarczyć lub którą może przyjąć (spadek mocy). Za koniec życia akumulatora przyjmuje się zwykle spadek jego pojemności do 80% wartości nominalnej i zakłada się, że akumulator może być używany aż do osiągnięcia 80% pojemności znamionowej – stan ten oznaczany jest jako SOH (z ang. state of health). Etap, w którym następuje utrata 20% pojemności początkowej, nazywany jest potocznie końcem życia akumulatora i oznaczany jest jako EOL (z ang. end of life), w przeciwieństwie do stanu początkowego – BOL (z ang. begin of life).

ŻYWOTNOŚĆ BATERII A EKSPLOATACJA

Przyczyną skracania żywotności akumulatorów oraz szybkiego zmniejszania ich pojemności jest w głównej mierze niewłaściwa eksploatacja. W punktu widzenia kierowcy jest to bardzo dobra informacja, bo znaczy tyle samo, że wystarczy przestrzegać kilku zasad zapewniających warunki optymalnej eksploatacji, by na lata cieszyć się w pełni sprawnym akumulatorem i niezawodnym elektrykiem. Przypomnijmy sobie jak zatem przeciwdziałać degradacji akumulatora?

ŁADOWANIE DO PEŁNA BATERII SAMOCHODU ELEKTRYCZNEGO

Skraca czas życia baterii i na co dzień jest absolutnie zbyteczne. Doładowywanie do 100% pojemności należy stosować raz na jakiś czas lub tylko wtedy, kiedy wybierasz się w dłuższą trasę i potrzebujesz naprawdę dużego zasięgu. Warto jednak w tym miejscu wspomnieć o bijącym rekordy elektrycznym Mustangu Mach-E, który ma na swoim koncie nie lada osiągnięcie – mianowicie, pokonanie na jednym ładowaniu aż 807,2 km trasy, co przekroczyło oficjalnie zadeklarowany przez Forda zasięg 610 km o ok. 32%!

CAŁKOWITE ROZŁADOWYWANIE BATERII AUTA ELEKTRYCZNEGO

Akumulatory litowo-jonowe są bardzo wrażliwe na nadmierne rozładowanie. Wyładowanie „do zera” grozi nieodwracalną utratą pojemności. Dopuszczenie do całkowitego rozładowania baterii może skutkować skróceniem cyklu życia baterii, a nawet całkowitym uszkodzeniem akumulatora litowo-jonowego, dlatego tak ważne jest codzienne monitorowanie poziomu naładowania.

JAK DBAĆ O AKUMULATOR W SAMOCHODZIE ELEKTRYCZNYM?

Istnieją zasady, których przestrzeganie zapewni baterii litowo-jonowej dłuższe życie:
 

1. ŁADUJ CZĘŚCIEJ A MNIEJ

Optymalny poziom naładowania dla większości akumulatorów to przedział pomiędzy 50 a 80%. Dlatego optymalnym założeniem ładowania jest uzyskanie 80% zakresu. W sytuacji, kiedy ilość energii w zasobniku spada poniżej 50%, akumulator można doładować np. podczas postoju w mieście.

2. UNIKAJ SKRAJNYCH TEMPERATUR

Optymalny poziom naładowania dla większości akumulatorów to przedział pomiędzy 50 a 80%. Dlatego optymalnym założeniem ładowania jest uzyskanie 80% zakresu. W sytuacji, kiedy ilość energii w zasobniku spada poniżej 50%, akumulator można doładować np. podczas postoju w mieście.

3. OGRANICZ ŁADOWANIE NA STACJACH DC

Ładowanie pojazdu na szybkich stacjach DC jest szybkie i wygodne, pozwala bowiem na uzupełnienie zapasów energii w 80% w czasie wynoszącym zaledwie 30 minut! Jednak zbyt częste korzystanie z tej metody ładowania wpływa na zmniejszanie pojemności akumulatorów. Okazuje się, że dla trwałości akumulatora najlepsze jest powolne uzupełnianie energii (np. za pomocą domowego gniazdka), podczas których bateria nie nagrzewa się do niebezpiecznych wartości.

Dowiedz się więcej