Dlaczego pojemność baterii samochodu elektrycznego spada w pierwszym roku eksploatacji? Z czego wynika ten zjazd? Czy utrzyma się on w kolejnych latach? Czy dotyczy wszystkich marek i modeli aut elektrycznych? Czy zależy on od wieku auta, czy może od jego eksploatacji? Czy należy się nim martwić? Spróbujmy odpowiedzieć na te pytania.
Spadek pojemności baterii (= zasięgu) elektryka na początku a później
Spis treści
Zacznijmy od tego, że każdy nowy samochód elektryczny, ba, każda nowa bateria Li-ion dość szybko traci pojemność na samym początku eksploatacji. Zmiany trwają od kilku tygodni do kilku miesięcy, ale użytkownicy zauważają je najczęściej przy rocznym podsumowaniu życia z samochodem, bo jego zasięg nieco się zmniejszył.
Co to znaczy, że „dość szybko traci pojemność”? Otóż akumulatory gubią około 3-5 procent pojemności w stosunku do tej, jaką oferowały tuż po opuszczeniu fabryki. To całkowicie naturalny proces, który bierze się z własności fizykochemicznych ogniw Li-ion.
Utrata pojemności bierze się z faktu, że znajdujący się w ogniwie elektrolit rozkłada się przy bezpośrednim kontakcie z elektrodą i tworzy na niej warstwę pasywacyjną (ang. SEI). Warstwa na elektrodzie chroni przed dalszym rozkładem elektrolitu (to zaleta), ale więzi część jonów litu (to wada). Część jonów litu zostaje również zablokowana w anodzie.
Jako że o pojemności ogniwa decyduje liczba jonów litu, które mogą wędrować między elektrodami, stałe zablokowanie ich części powoduje spadek pojemności ogniwa/baterii.
Ogniwa litowo-jonowe Samsung SDI w prostopadłościennych obudowach (c) Samsung SDI
Brzmi to dość prosto, ale w rzeczywistości nadal nie najlepiej rozumiemy ten proces. Wiemy, że zachodzi, potrafimy go szacować, jednak postępy w tej dziedzinie polegają głównie na badaniach eksperymentalnych: „zwiększmy napięcie i zobaczmy, co się stanie”, „dodajmy trochę więcej elektrolitu X-15 i zobaczmy, czy się uda” i tak dalej (źródło).
Jak podchodzą do tematu producenci?
Jak wspomnieliśmy, warstwa pasywacyjna blokuje na stałe część jonów litów. Producenci o tym wiedzą i stosują różne strategie, by klienci nie byli rozczarowani:
- oferują większe niż wynikające ze specyfikacji pojemności baterii w samochodach nowych (102-103 procent wartości katalogowej),
- oferują deklarowane pojemności baterii w samochodach nowych,
- wykorzystują nadmiarową pojemność w roli buforów i od początku starają się trzymać obiecywaną wartość, a przy spadku pojemności obcinają bufory.
Każda strategia ma swoje wady i zalety. Pierwsza sprawia, że na początku możemy naładować samochód bardziej (i cieszyć się z większego zasięgu), by po około roku zjechać w okolice wartości deklarowanej. Taką strategię stosuje prawdopodobnie Porsche w Taycanie, które przy baterii „Plus” ładuje się do niemal 90 kWh, choć z deklaracji producenta wynika, że użyteczna pojemność to ledwie 83,7 kWh.
W efekcie samochody nowe biją rekordy, do których rocznym-dwuletnim modelom ciężko będzie się zbliżyć:
Drugą strategię wykorzystuje Tesla („dostajesz to, za co zapłaciłeś”), trzecią – BMW w i3.
Oczywiście może się to zmieniać w zależności od modelu samochodu i wersji oprogramowania, więc powyższe zaszeregowanie należy traktować z odpowiednim dystansem.
Koniec teorii, teraz praktyka. Spadek pojemności (=zasięgu) po roku: 2-5 proc. W następnych latach: 1-3 proc/rok
Jak już wspomnieliśmy: w pierwszych tygodniach/miesiącach spadek pojemności wynika z wartości fizykochemicznych ogniw i zachodzi zawsze, nawet jeśli producent usiłuje go jakoś ukryć przed naszymi oczyma.
Z deklaracji właścicieli Tesli wynika, że wynosi on 2-5 procent w pierwszym roku, choć najważniejszy jest tutaj przebieg, czyli liczba cykli pracy:
Deklarowany przez użytkowników Tesli zasięg samochodu w zależności od przebiegu auta
Spadek może zostać zamaskowany lub uwypuklony aktualizacjami software’u oraz metodologią pomiaru: jedni sprawdzają go odczytując prognozowany przez samochód zasięg, inni go wyliczają na podstawie krótkiego dystansu, jeszcze inni wyjeżdżają baterię niemal do końca. Dlatego zamieszczane w internecie opinie bywają rozbieżne.
Mniej więcej po pierwszym roku eksploatacji spadek pojemności dla dowolnego elektryka powinien ustabilizować się na poziomie do 1-3 procent rocznie. Dużo zależy tutaj od przebiegów, zastosowanej przez producenta chemii ogniw i sposobu ładowania (0-100 czy może raczej 20-80?). Jeśli właściciel samochodu elektrycznego wykazuje się choćby minimalną troską o auto, utrzyma się w dolnej części tego przedziału.
> Jaka jest degradacja baterii w samochodach elektrycznych? Geotab: Średnio 2,3 procent na rok
Baterie (ogniwa) zużywają się od cykli pracy, dlatego przy zakupie elektryka warto celować w największe pojemności akumulatorów, na jakie nas stać. Im większy zasięg na jednym ładowaniu, tym rzadziej będziemy musieli ładować auto, więc tym mniejszy spadek roczny zanotujemy.
