Да ли ДЦ брзо пуњење заиста смањује капацитет батерије вашег ЕВ?

Брзо пуњење вашег ЕВ звучи сјајно јер брзи пуњач од 350 киловата може да доведе ЕВ са великом батеријом као што је Луцид Аир Пуре до 80 посто напуњености за 15 минута. Иако није тако брзо као пуњење традиционалног возила на бензин, ДЦ брзо пуњење смањује време потребно да се напуни електрично возило.

Али да ли погодност пуњења електричног возила долази по цену деградације батерије? Па, хајде да сазнамо.

Шта је ДЦ брзо пуњење и како функционише?

Да бисте боље разумели дуговечност ЕВ батерије, важно је знати шта је брзо пуњење и како функционише. Уопштено говорећи, батерија електричног возила може се допунити коришћењем три различите методологије тзв Ниво 1, ниво 2 и ниво 3 пуњења. Прва два типа се ослањају на наизменичну струју (АЦ), док ниво 3 пуњење, такође познат као ДЦ брзо пуњење, захтева једносмерну струју.

Важна разлика је у томе што пуњачи нивоа 1 и нивоа 2 користе уграђени пуњач возила за претворите струју из АЦ у ДЦ, јер литијум-јонска батерија на вашем возилу не може да поднесе наизменичну струју директно.

Међутим, када су у питању брзи пуњачи нивоа 3, они могу само да пумпају сок директно у батерију без потребе за уграђеним пуњачем. Ово омогућава ДЦ пуњење да гурне огромне количине струје и напона у батерију без ограничења могућностима уграђеног пуњача у возилу.

Зашто литијум-јонске батерије временом губе капацитет?

Литијум-јонске батерије претварају хемијску енергију у електричну и, хипотетички, ова реакција би требало да траје заувек. Међутим, сви знамо да литијум-јонске батерије не трају вечно. Али шта је тачан разлог за ову деградацију?

Па, неколико хемијских реакција се дешава унутар литијум-јонске ћелије када се пуни или празни. Неке реакције раде на генерисању електричне енергије, док друге троше литијум јоне који смањују капацитет батерије. Другим речима, са сваким циклусом пуњења-пражњења, литијум-јонска батерија ЕВ ће изгубити неки капацитет; ово се заправо дешава и не спада у категорију Митови о пуњењу електричних возила.

Међутим, важно је разумети да се ове реакције дешавају различитим брзинама на основу неколико услова околине, а постоје кораци које можете предузети да би батерија дуже трајала.

Због тога већина произвођача батерија обезбеђује распон температура на којима батерије најбоље раде. Овај опсег се мења на основу хемије батерије, али у већини случајева лежи између -4 и 140 степени Фаренхајта за пражњење и између 0 и 45 степени Фаренхајта за пуњење.

Овај радни опсег показује да се батерије могу пунити на нижим температурама, а да се пуне у екстремним условима, и хладним и вруће, могу изазвати проблеме јер ови услови повећавају брзину којом се јављају нежељене реакције, трошећи литијум јоне и смањујући капацитет.

Шта се дешава када се литијум-јонске батерије брзо пуне?

Сада када знамо зашто се капацитет литијум-јонске батерије смањује, можемо покушати да разумемо шта се дешава унутар батерије када се брзо пуни.

1. Оштећење електрода батерије услед велике струје и напона

Брзо пуњење користи струју високог напона за пуњење батерије. Литијум јони се извлаче са катоде са већом силом и померају се на аноду када се напуне. Ово узрокује пукотине на катоди и такође ствара дендрите на електродама. Због ових пукотина и накупљања дендрита, капацитет литијум-јонских ћелија се смањује, а оне такође повећавају отпорност батерије.

2. Деградација при високим температурама

Унутрашњи отпор батерије се повећава када се брзо пуни. Због овог повећања отпора и велике улазне струје током брзог пуњења, унутар батерија се ствара прекомерна топлота. Ова висока температура смањује капацитет литијум-јонских батерија.

3. Нискотемпературна литијумска обрада

Када се литијум-јонска батерија брзо пуни употребом високих струја на ниским температурама, на аноди се јавља феномен познат као литијумско превлачење. Због тога се атоми литијума не интеркалирају унутар аноде. Ово доводи до инертног метала литијума (који не може да генерише електричну енергију) на површини електрода.

Разумевање ЕВ батерија

Гледајући горе дату листу механизама деградације, очигледно је да ће брзо пуњење смањити животни век електричног возила. Ипак, ЕВ батерије су дизајниране да спрече оштећење батерије. Стога, пре него што закључимо да је брзо пуњење лоше за електрична возила, хајде да разумемо како су њихове батерије дизајниране да се супротставе деградацији.

ЕВ батерије се састоје од неколико литијум-јонских ћелија које су повезане за стварање модула. Неколико модула је повезано да би се креирао пакет и његов здрављем батерије управља систем за управљање батеријом, такође познат као БМС.

БМС је у основи рачунар повезан са неколико сензора који прате напон, струју и температуру појединачних ћелија. Затим анализира ове податке како би осигурао да свака ћелија ради оптимално.

Ако су ћелије унутар батерије превруће, БМС ће повећати хлађење како би смањио укупну температуру пакета. Ако детектује висок напон или струју ћелије током брзог пуњења једносмерном струјом, регулише оба параметра да спречи оштећење батерије.

БМС је стога ЕВ део који има највећу улогу у смањењу деградације батерије.

Колико штете брзо пуњење наноси батерији вашег ЕВ?

Погледајмо неке студије које показују колику штету пролазе возила због брзог пуњења. Четири електрична возила Ниссан Леаф из 2012. возили су у Фениксу у Аризони Национална лабораторија Ајдаха. Два возила су пуњена коришћењем ДЦ брзог пуњења, док су друга два пуњена коришћењем АЦ нивоа 2 пуњења, са следећим резултатима:

1. Тестови капацитета за оба сета возила су урађени након пређених 50.000 миља, а разлика у капацитету Утврђено је да је губитак између возила напуњених брзим пуњењем и АЦ нивоа 2 у распону од 3 до 9 проценат.

2. Возила која се пуне брзим пуњењем када се возе константном брзином од 45 мпх могу понудити домет од 70 миља, док су возила која се пуне коришћењем АЦ Левел 2 пружала 82 миље.

3. На почетку теста, возила која се пуне коришћењем ДЦ брзог пуњења могла су да понуде домет од 102 миље када се возе константном брзином од 45 мпх. Након завршетка тестирања од 63.000 миља, исто возило нуди домет од 58 миља. Показује смањење домета од 43 посто. Возило које се пуни помоћу брзог пуњења наизменичном струјом нуди домет од 104 миље, који је смањен на 64 миље након завршетка тестова. Проћи кроз деградацију опсега од 38 процената.

Деградација батерије се дешава без обзира на начин пуњења, али је повећана у возилима која се брзо пуне; разлика је око 5 одсто.

Последице брзог пуњења у литијум-јонској батерији

У одвојеном експерименту од претходног, два Ниссан Леаф акумулатора су тестирана у лабораторијским условима од стране Национална лабораторија Ајдаха. Један је био брзо пуњен ДЦ, док је други добио само АЦ пуњење. Циљ овог теста је био да се види шта се дешава са целим чопором за разлику од сваке ћелије као у претходном експерименту.

1. Пакет напуњен коришћењем АЦ пуњења имао је пад капацитета од 23,1 одсто након завршетка 780 циклуса пуњења-пражњења. Паковање које је било само брзо пуњено забележило је пад капацитета од 28,1 одсто.

2. Пронађена је јака корелација између капацитета и температуре када је капацитет паковања упоређен са капацитетом ћелије на различитим температурама: капацитет бледење је било веће у ћелијама тестираним на вишим температурама и било је мање када су ћелије биле на температури околине од 68 степени Фаренхајта (20 степени Целзијус).

Ово показује јаку корелацију између деградације батерије и температуре, што сугерише да брзо пуњење није толико значајан фактор за деградацију батерије.

Шта нам 6.000 ЕВ батерија говори о здрављу ЕВ батерија

У другој студији, Геотаб, компанија за управљање возним парком, прикупила је податке о стању батерије од 6.000 ЕВ и закључила да брзо пуњење повећава брзину деградације батерије. Ова студија, баш као и многе друге, показала је да брзо пуњење повећава брзину којом литијум-јонски батерија у вашем возилу деградира и истакла је виталну улогу БМС-а у одржавању деградације на ниском нивоу могуће.

Да ли је ДЦ брзо пуњење лоше за ваше електрично возило?

Батерија вашег ЕВ ће сигурно изгубити капацитет како време пролази. Међутим, брзина којом се ова деградација дешава зависи од неколико фактора, а брзо пуњење је свакако један фактор који ово може убрзати.

Још једна ствар коју треба напоменути је да коришћење брзог пуњења умерено неће смањити домет вашег батерију у великој мери и можете да је користите на дугим путовањима да бисте смањили време потребно за пуњење возило.