Home Auto util Degradarea bateriilor: De ce se întâmplă și cum poate fi frânată

Degradarea bateriilor: De ce se întâmplă și cum poate fi frânată

de Dan Damian
Degradarea bateriilor - Stație de încărcare

În timp, bateriile mașinilor electrice își pierd o parte din capacitate. De ce se întâmplă acest lucru și în ce măsură? Cum puteți minimiza pierderile? Și de ce ar trebui să țineți cont atunci când cumpărați o mașină electrică second-hand?

Da, mulți oameni cred că o mașină electrică ar fi o achiziție extraordinară. Dar nu una nouă, că toate sunt încă prea scumpe. Așadar, una la mâna a doua? Dar cum rămâne cu bateria, cât de sănătoasă este? Și dacă mă dezamăgește după 2 ani? Atunci e vorba de o grămadă de bani, pentru că bateria este de departe cea mai scumpă componentă a oricărei mașini electrice. Înlocuirea sa presupune aproape peste tot sume cu cinci cifre, iar la o mașină mai veche, înseamnă o pagubă totală.

Vestea bună e că marea majoritate a bateriilor de tracțiune sunt robuste, după cum reiese din garanțiile producătorilor. Mărcile cu volum mare de vânzări, precum Hyundai, Opel, Renault și VW, specifică o limită standardizată de 8 ani și 160.000 km, iar Mercedes-Benz oferă chiar mai mult, în funcție de model. În cazul în care bateria scade sub 70% din capacitatea inițială înainte de atingerea primei dintre aceste limite, producătorul o va înlocui pe cheltuiala sa. Acest lucru este corect pentru client, o scădere de 30% a sănătății bateriei (State of Health, SoH) însemnând o autonomie cu 30% mai mică.

BMW i3

Dar cât de repede îmbătrânesc bateriile mărcilor și modelelor individuale? Încă nu există date clare în acest sens. Asta, pentru că, pe de o parte, în Germania există doar câteva mașini electrice mai vechi, iar pe de altă parte, degradarea depinde în mare măsură de comportamentul posesorilor. Nu are sens să comparăm mere cu pere, dar unele constatări sunt totuși semnificative. În cadrul testului de anduranță ADAC, bateria unui BMW i3 în vârstă de 5 ani era încă la 86% după 100.000 km, dar un Nissan Leaf din prima generație, în vârstă de 6 ani, avea doar 75,5%. Automobilul japonez a fost proiectat ca mașină low cost, iar bateria sa a fost răcită doar pasiv, cu aer. Acest lucru este valabil și pentru VW e-Golf și e-Up, precum și pentru Renault Zoe, care cel puțin avea răcire activă cu aer. În cazul acestor mașini, este de așteptat ca bateria să îmbătrânească, în general, relativ repede.

Răcire mai bună, cu lichid

Lucrurile sunt diferite astăzi. În toate mașinile electrice moderne, managementul termic cu lichid de răcire e standard, menținând bateria la o temperatură ideală, pe un mare interval de funcționare. De obicei, aceasta se situează în jurul valorii de 30 de grade Celsius – punctul de intersecție între performanță și autonomie bune, pe de o parte, și o durată lungă de viață, pe de altă parte. Controlul sistemului de management termic, care colaborează îndeaproape cu centrele de control pentru baterie și motor, este foarte complex, în tot mai multe automobile putând precondiționa bateria pentru încărcare rapidă, încă din timpul rulării către stație.

În viața de zi cu zi, gestionarea atentă a căldurii și frigului aduce mari avantaje. Jan Singer, șeful Departamentului de cercetare și predezvoltare al companiei de analiză a bateriilor Twaice, cu sediul la München, spune: „Strategiile de operare sunt atât de sigure în prezent, încât clientul nu poate face aproape nimic greșit. În multe mașini, bateriile încă au aproximativ 98% SoH chiar și după 2 ani de utilizare intensă“. Încălzire și răcire eficientă și sigură – ceea ce pare foarte simplu este un domeniu tehnologic care devine din ce în ce mai important. Iar procesul nu se încheie odată cu predarea mașinii către cumpărător. VW, de exemplu, a pus deja la dispoziția cumpărătorilor de modele ID actualizări ale managementului termic, urmând exemplul mărcii Tesla, care își menține mașinile cu bateriile proaspete prin intermediul rețelei de telefonie mobilă (update-uri OTA) și intervine constant și profund în tehnologia acestora.

În ciuda tuturor progreselor realizate, cea mai mare provocare pentru orice baterie rămâne încărcarea rapidă în condiții de frig, când electrolitul din celule este vâscos. Înainte ca un curent continuu să poată trece la o putere mare, bateria trebuie încălzită. Porsche Taycan se încarcă inițial doar cu aproximativ 60 kW la o temperatură a bateriei de sub 10 grade – o fracțiune din puterea sa maximă de încărcare, de peste 250 kW. În cazul versiunilor de bază Tesla Model 3 și Model Y, încărcarea la curent continuu devine un joc al răbdării când temperatura aerului se situează în jurul punctului de îngheț, 13 până la 15 kW fiind tot ceea ce acceptă bateria cu chimia catodică de litiu-fosfat de fier (LFP).

Baterii

Fie că este rece sau cald, fiecare proces de încărcare are o mică contribuție la degradarea bateriilor. Bateriile LFP au avantajul de a putea suporta mai multe cicluri de încărcare în timpul vieții lor decât bateriile NMC, cu nichel, mangan și cobalt. O valoare orientativă este de 5000 până la 10.000 de cicluri pentru celulele LFP și de 1000 până la 3000 pentru bateria NMC, ceea ce înseamnă că 1000 de încărcări complete pot însemna cu ușurință 300.000 km parcurși. Cu toate acestea, se pare că noile amestecuri NMC, în care problematicul (de obținut) cobalt este înlocuit în mare parte cu nichel, ar putea îmbătrâni ceva mai repede. Pe lângă îmbătrânirea ciclică, există și îmbătrânirea calendaristică, cauzată în principal de creșterea treptată a stratului pasivizat de pe anodul celulei (vezi casetă).

Cumpărare pe ghicite?

Pentru mulți proprietari de mașini electrice și cu atât mai mult pentru persoanele interesate de un vehicul second-hand, bateria rămâne o doar cutie neagră, starea sa de sănătate putând fi estimată doar aproximativ, pe baza autonomiei. Și pentru că nimeni nu vrea să cumpere pe ghicite, comerțul cu mașini electrice second-hand nu s-a dezvoltat încă. Cu toate acestea, începând din mai 2024, UE va impune ca toate automobilele electrice să fie dotate cu un sistem de gestionare a bateriei care să poată estima starea sa de sănătate și durata de viață rămasă și să le pună la dispoziția părților interesate. Datele vor intra într-un pașaport digital al bateriei, care va deveni obligatoriu în 2026, principalul obiectiv fiind reducerea impactului bateriei asupra mediului.

Dacă acest lucru durează prea mult, puteți efectua un test astăzi, pentru a vedea degradarea bateriilor. Șoferii modelelor Tesla pot obține dongle-urile (dispozitive de măsurare) și software-ul necesar de pe internet. Pentru toate celelalte mărci, trebuie să vă bazați pe expertiza unor terți, deoarece colectarea datelor nu este deloc simplă.

test baterii Aviloo

Testul Aviloo, de exemplu, utilizează interfața OBD a mașinii: dongle-ul, care este conectat aici, citește datele relevante și le trimite la serverul companiei austriece, prin intermediul unei cartele SIM. În timpul testului, bateria ar trebui să fie descărcată de la 100 la 10% SoC în decurs de o săptămână. De asemenea, datele sunt analizate cu ajutorul unor algoritmi, iar clientul primește certificatul prin e-mail. Acest așa-numit „test premium“ costă 99 de euro.

A doua ofertă de la Aviloo e un test rapid pentru service-uri și alți utilizatori comerciali. În acest caz, este suficientă o interogare în timp ce vehiculul e staționat, dar rezultatele sunt mai puțin precise. Mahle, DAT, TÜV Rheinland (în cooperare cu Twaice) și DEKRA oferă teste SoH similare pentru clienții comerciali, iar DEKRA are unul pentru clienții finali, disponibil în România.

PROCESELE DIN INTERORUL CELULEI

 De ce îmbătrânesc, de fapt, bateriile?

Pe anod se formează un strat pasivizat, iar litiul metalic poate fi depus și aici. Fisurile minuscule și porii mari din materialele active sunt alți factori dăunători.

Într-o celulă de baterie litiu-ion, electrolitul lichid este cel care permite mișcarea ionilor. Acesta intră în contact cu anodul (electrodul negativ), care constă într-o folie de cupru acoperită cu grafit, în timpul primului proces de încărcare de după producerea celulei. Acest lucru face ca pe folie să se dezvolte o peliculă de produse solide de descompunere a electrolitului. Deși oferă un anumit grad de protecție, acesta inhibă difuzia ionilor de litiu pe măsură ce crește, iar bateria își pierde din capacitate – într-o măsură foarte mică.

Degradarea bateriilor - Baterii demontate

Un al doilea factor de degradare este placarea cu litiu. Acest lucru poate apărea dacă bateria este încărcată la temperaturi scăzute cu curent de intensitate mare. Ionii de la anod reacționează apoi pentru a forma litiu metalic, care se depune pe suprafața particulelor de grafit și nu mai poate fi eliminat complet. Situația devine critică atunci când se formează mici ramificații de litiu metalic, deoarece aceste așa-numite „dendrite“ pot, în cazuri extreme, să pătrundă în folia separatoare dintre anod și catod. Scurtcircuitul care se produce atunci reprezintă un pericol de incendiu într-o baterie NMC.

Producția de celule e un proces repetat de miliarde de ori, dar încă foarte sensibil. Distribuția particulelor din materialele active de pe catod și anod poate fi minim neomogenă, la fel ca și grosimea straturilor, care este cuprinsă între sutimi și zecimi de milimetru. Spațiile cu pori mari, particulele străine prinse și micile fisuri care se formează în strat accelerează, de asemenea, în timp, procesul de îmbătrânire.

Ca urmare a tuturor acestor influențe, rezistența electrică, măsurată în miliohmi, crește treptat în celulele bateriei. Acest lucru reduce capacitatea lor de a absorbi și de a elibera electricitate. Acest efect duce la încărcarea rapidă mai lentă – mai ales iarna, când rezistența e deja crescută din cauza frigului – și la performanțe dinamice mai slabe. De regulă, acest proces începe doar la un kilometraj ridicat, dar se accelerează exponențial odată ce a depășit un anumit punct. În cazuri extreme, fluxul de curent se poate opri complet când nivelul de încărcare a bateriei (SoC) este scăzut, ceea ce determină oprirea mașinii.

 

CE (NU) LE PLACE BATERIILOR MAȘINILOR ELECTRICE

Șase sfaturi pentru o viață lungă și fericită a bateriei

  1. Încărcați moderat!

Dacă este posibil, nu permiteți ca nivelul de încărcare (SoC) să scadă sub 20%. Și nu încărcați la peste 80% nici măcar acasă, la wallbox. Nu numai că durează mai mult, dar bateria nu apreciază nivelurile ridicate de încărcare, la fel ca bateria unui smartphone.

  1. Mai bine, încărcați încet!

Opiniile experților diferă în ceea ce privește ideea că încărcarea rapidă frecventă cu curent continuu dăunează sau nu bateriei. Descoperirile recente par să indice că impactul negativ este mai mic decât se presupunea inițial. Cu toate acestea, nu o putem recomanda.

  1. Așteptați-vă la pierderi la încărcare!

Indiferent dacă este rapidă sau lentă, la mașinile electrice există întotdeauna pierderi la încărcare. Dar la wallboxul de acasă, care furnizează 11 kW, acestea sunt mai mari, de până la peste 10%. La o priză de uz casnic cu 2,3 kW, acestea pot ajunge chiar și la 15%. Ele sunt generate de căldura din încărcător, care transformă curentul alternativ în curent continuu, și de cererea rețelei de bord de 12 volți cu unitățile sale de control.

  1. Nu supraîncălziți bateria!

Nu conduceți continuu la viteză maximă pe autostradă, deoarece curentul de intensitate mare necesar va încălzi considerabil bateria. Acest lucru este valabil și în cazul accelerărilor puternice repetate.

  1. Lăsați bateria să înghețe cât mai puțin posibil!

Bateriile de tracțiune – în special cele cu chimie LFP – nu suportă deloc frigul. Iarna, încărcați la wallbox, astfel încât să puteți porni cu o baterie caldă. Dacă acest lucru nu e posibil, nu abuzați de accelerație când bateria este rece! Și nu vă îndreptați direct spre stația de încărcare rapidă, deoarece ar fi extrem de ineficient.

  1. Planificați corect starea de repaus!

Dacă nu vă deplasați mașina electrică pentru o perioadă mai lungă de timp, de exemplu pentru că plecați în vacanță, opriți-o cu nivelul de încărcare a bateriei la aproximativ 50%. Nu vă faceți griji, în patru săptămâni marea majoritate a bateriilor nu pierd decât între 4 și 8 la sută din capacitatea lor.

Text: Johannes Köbler/Traducere și adaptare: Dan Damian

Foto: Audi, Aviloo (2), BMW, Duesenfeld, Fraunhofer ISE, IMAGO, Nissan, Twaice

Articole similare

Comentați?

* Acest formular stochează date doar la cerere și doar pentru popularea automată a formularului cu datele dvs, la următoarea vizită. În cazul stocării la cerere, date nu sunt procesate sau utilizate în alt scop.