Сколько на самом деле служат батареи электромобилей

Реальный срок службы батарей электромобилей оказался значительно выше прогнозов

Новые данные показывают: аккумуляторы в электрокарах живут на треть дольше, чем было принято считать. К такому выводу пришли специалисты Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC. Они выяснили, что стандартные лабораторные испытания с монотонными циклами «заряд-разряд» плохо имитируют действительность.

Статья, вышедшая в Nature Energy, утверждает: в повседневной жизни, где водители чередуют агрессивную езду со спокойной, батареи деградируют заметно медленнее, чем в стерильных условиях тестов. Выявленный выигрыш в долговечности достигает трети от ожидаемого ресурса, а это прямая финансовая выгода для владельца и отсрочка замены дорогостоящего элемента на несколько лет.

Обычно инженеры оценивали жизненный цикл, непрерывно гоняя батарею по одному и тому же сценарию. Метод удобный для выявления конструктивных просчетов, но, как оказалось, чересчур упрощенный. Реальная эксплуатация задает гораздо более сложный, постоянно меняющийся профиль нагрузки. И хотя цены на тяговые батареи заметно упали за последние 15 лет, их доля в стоимости машины всё ещё велика.

Глава проекта Симона Онори поясняет: бытующие методики тестирования попросту оторваны от жизни. Настоящим же сюрпризом стало то, что как раз частые колебания нагрузки — ускорения, рекуперация при торможении, паузы в движении и длительный простой — не разрушают, а, напротив, укрепляют здоровье аккумулятора.

Как удалось добиться объективной картины?

Для проверки гипотезы команда подготовила четыре сценария разряда: от примитивного равномерного до правдоподобной имитации вождения. В марафонском эксперименте длиной более двух лет участвовали 92 серийных литий-ионных элемента. Итог однозначен: чем ближе профиль разряда к реальному, тем длиннее срок службы.

Обработав массив данных инструментами машинного обучения, учёные выделили ключевые факторы, тормозящие износ. Вопреки стереотипу, резкие, короткие разгоны не убивают батарею, а работают на её долговечность.

Авторы также разделили два типа старения: от рабочих циклов и от самого времени, даже в покое. У батареи, которая просто хранится на складе, характеристики медленно ухудшаются. А в электромобиле, который час пик стоит в пробке, а затем простаивает на парковке, именно временной фактор начинает доминировать над циклическим.

Исследование выявило «золотую середину» скоростей разряда, где оба типа износа уравновешиваются. Приятно, что этот комфортный диапазон совпадает с обычной манерой управления большинства водителей. Для автопроизводителей это шанс донастроить управляющую электронику так, чтобы ещё больше продлить жизнь батарей в полевых условиях.

Выводы выходят далеко за пределы автопрома. Они применимы везде, где актуальны задачи хранения энергии и замедления деградации материалов: от солнечных панелей и пластиков до стекла и даже биомедицинских имплантов.

«Крайне важно, чтобы при синтезе новых химических формул и архитектур аккумуляторов принимались во внимание реалистичные профили нагрузки», — настаивает Ле Сюй, один из участников научной группы. Глубокое понимание молекулярных механизмов износа даст дорогу более интеллектуальным программам управления, способным оптимизировать поведение существующих батарей.

В сухом остатке — перед нами яркий пример эффективного сплава материаловедения, теории управления, вычислительного моделирования и искусственного интеллекта, обещающего прорывы в самых разных отраслях.

VOLTAUTO | Электромобили с подготовкой в Беларуси

Телефон: +375 (29) 825 82 30