Sekret długowieczności baterii w autach elektrycznych. Już wiemy, dlaczego są niemal niezniszczalne
Dlaczego baterie w samochodach elektrycznych działają latami, a w telefonach tak szybko się zużywają?
Baterie litowe są wszechobecne w naszym życiu – znajdziemy je w telefonach, tabletach, laptopach, a także w elektronarzędziach takich jak wiertarki czy elektryczne sekatory. Jednak szczególnie istotną rolę odgrywają w samochodach elektrycznych, gdzie ich trwałość i wydajność są kluczowe dla funkcjonowania pojazdu.
Podczas gdy bateria w telefonie komórkowym zazwyczaj zachowuje dobrą kondycję przez około dwa do trzech lat, baterie w samochodach elektrycznych są projektowane z myślą o znacznie dłuższej żywotności. Należy pamiętać, że baterie litowo-jonowe z samej swojej natury tracą pojemność energetyczną wraz z upływem czasu, w miarę kolejnych cykli ładowania i rozładowywania.
Wbrew powszechnym dezinformacjom, baterie samochodów elektrycznych znacząco różnią się od tych stosowanych w urządzeniach mobilnych. Wyposażone są w zaawansowane systemy i elementy, które zapewniają im długą żywotność, a jednym z najważniejszych jest System Zarządzania Baterią (BMS).
Zaawansowane zarządzanie temperaturą kluczem do długowieczności
W urządzeniach mobilnych zarządzanie temperaturą jest stosunkowo proste i opiera się głównie na pasywnym odprowadzaniu ciepła. To właśnie dlatego telefony często się nagrzewają podczas ładowania lub intensywnego użytkowania, co przyspiesza degradację baterii.
Samochody elektryczne wykorzystują znacznie bardziej zaawansowane systemy zarządzania temperaturą, w tym chłodzenie powietrzem lub cieczą. Większość nowoczesnych baterii samochodowych korzysta z chłodzenia cieczą, co pozwala utrzymać optymalną temperaturę pracy w zakresie 20-40 stopni Celsjusza.
System ten skutecznie zapobiega przegrzewaniu podczas szybkiego ładowania i intensywnego użytkowania, a także chroni baterię przed ekstremalnie niskimi temperaturami. Jest to kluczowe dla zachowania długiej żywotności ogniw.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: Baterie półprzewodnikowe. Omoda i Jaecoo szykują przełom w zasięgu elektryków
Kontrolowana głębokość rozładowania zwiększa żywotność
Baterie w telefonach i laptopach zwykle pracują blisko swoich teoretycznych limitów ładowania i rozładowania, co wynika z potrzeby maksymalizacji czasu pracy na jednym ładowaniu. Te stosunkowo małe baterie są wykorzystywane do granic możliwości, co przyspiesza ich degradację.
W przeciwieństwie do nich, baterie samochodów elektrycznych posiadają specjalny bufor energetyczny zarówno na górnym, jak i dolnym poziomie naładowania. Producenci celowo ograniczają ilość wykorzystywanej energii, aby zapobiec całkowitemu rozładowaniu lub naładowaniu ogniw, co zmniejsza obciążenie chemiczne baterii. Co ważne, nawet gdy wskaźnik pokazuje 100% lub 0%, bateria nigdy nie jest w rzeczywistości całkowicie naładowana ani rozładowana dzięki ograniczeniom programowym.
Na przykład Peugeot E-308 posiada baterię o pojemności 54 kWh, z czego wykorzystywane jest tylko 51 kWh, rezerwując 5,6% pojemności. Mercedes EQS ma zainstalowane 120 kWh, z czego wykorzystuje 108,4 kWh, rezerwując 9,7% pojemności. Co więcej, wielu producentów zaleca utrzymywanie stanu naładowania między 20 a 80 procent, co dodatkowo wydłuża żywotność baterii.
Mniej intensywne cykle ładowania wydłużają życie baterii
W przeciwieństwie do telefonów komórkowych, które większość użytkowników ładuje codziennie, baterie samochodów elektrycznych rzadko są wykorzystywane do końca swojej pojemności w codziennym użytkowaniu. Przeciętny kierowca wykorzystuje stosunkowo niewielki procent pojemności baterii każdego dnia.
Ta różnica w intensywności użytkowania przekłada się na znacznie mniejszą liczbę pełnych cykli ładowania w ciągu roku, co bezpośrednio wpływa na żywotność baterii. Dodatkowo telefony często są ładowane podczas użytkowania, co generuje dodatkowe ciepło i przyspiesza degradację.
W przypadku samochodów elektrycznych bardziej zrównoważony sposób użytkowania oraz rzadsze cykle pełnego ładowania znacząco przyczyniają się do wydłużenia żywotności baterii.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: Gigantyczne pieniądze na baterie i wodór. To koniec chińskiej dominacji?
Różnice w konstrukcji ogniw – trwałość kontra pojemność
W przypadku małych urządzeń, takich jak telefony komórkowe czy laptopy, ogniwa baterii są projektowane z myślą o kompaktowych rozmiarach, niewielkiej wadze i maksymalnej możliwej pojemności. Producenci priorytetowo traktują gęstość energetyczną kosztem trwałości, zakładając, że urządzenia te będą użytkowane przez około 3-4 lata.
Samochody elektryczne wykorzystują ogniwa o bardziej stabilnej konstrukcji chemicznej, które są odporne na starzenie. Coraz więcej producentów decyduje się na baterie litowo-żelazowo-fosforanowe (LFP), które charakteryzują się znacznie większą trwałością i mogą wytrzymać nawet 5000 cykli ładowania przy minimalnej utracie pojemności. Co istotne, baterie LFP mają mniejszą gęstość energetyczną, co czyni je niepraktycznymi dla małych urządzeń, ale ich zalety przeważają w zastosowaniach samochodowych.
Podczas gdy bateria telefonu może stracić ponad 20% swojej pierwotnej pojemności w ciągu zaledwie dwóch lat intensywnego użytkowania, producenci samochodów zwykle oferują gwarancje obejmujące 70-80% oryginalnej pojemności przez 8-10 lat lub 150 000-300 000 km, w zależności od producenta.
ZOBACZ RÓWNIEŻ: Koniec marzeń o europejskich bateriach do elektryków? Chiny triumfują
BMS – inteligentny strażnik baterii
System Zarządzania Baterią (BMS) to kluczowy element, którego nie znajdziemy w telefonach komórkowych. Jest to zaawansowany system elektroniczny, który za pomocą wielu czujników i jednostki kontrolnej nieustannie monitoruje najważniejsze parametry pracy baterii, takie jak napięcie, prąd, temperatura i stan naładowania, a następnie przesyła te dane do innych systemów samochodu, w tym inwertera i wyświetlacza kierowcy.
BMS pełni również funkcję systemu balansującego ogniwa, dbając o to, by wszystkie pracowały równomiernie. W przypadku nierównomiernego rozładowania, system może wyrównywać poziom naładowania między ogniwami, czy to poprzez pasywne rozpraszanie nadmiaru energii w postaci ciepła, czy aktywne przenoszenie energii między ogniwami.
Dodatkowo, BMS kontroluje ilość energii dostarczanej do ogniw podczas ładowania, optymalizując proces szybkiego ładowania bez ryzyka przeładowania. W sytuacjach awaryjnych, takich jak przegrzanie czy zwarcie, system może odciąć zasilanie lub zmniejszyć moc pojazdu, chroniąc baterię przed uszkodzeniem.
