Časté nabíjanie elektromobilu ultrarýchlymi nabíjačkami môže skrátiť životnosť batérie až o 40 %

Výrobcovia sa predháňajú, kto ponúkne kratší čas nabíjania a tým priblíži zážitok z elektromobility k tankovaniu klasického auta. Za túto rýchlosť sa však platí: ultrarýchle nabíjanie, teda nabíjanie výkonom nad 120 kW, môže výrazne skrátiť životnosť batérie, najmä ak sa používa často a bez rozmyslu. Téme sa venujú Interesting Engineering, CarNewsChina či web 163.

V článku sa dočítate:

• Ultrarýchle nabíjanie môže pri častom používaní skrátiť životnosť batérie až o 40 %.
• Najviac sú ohrozené taxíky a vozidlá v intenzívnej komerčnej prevádzke.
• Moderné systémy BMS a šetrné nabíjacie návyky pomáhajú spomaliť degradáciu.

Občasné použitie na dlhších cestách batérii zvyčajne neuškodí, ale každodenný „maratón rýchleho nabíjania“ môže skrátiť životnosť až o 40 %, čo je cítiť nielen na dojazde, ale aj na peňaženke pri prípadnej výmene akumulátorov.

Najviac sa to týka vodičov elektrických taxíkov, ktorí denne najazdia viac ako 100 kilometrov a potrebujú rýchlo dobíjať, aby sa čo najskôr vrátili na cestu. Pre nich je vysokovýkonné dobíjanie nevyhnutné, ale zároveň nebezpečné – v praxi to môže znamenať, že už po dvoch rokoch klesne stav batérie zo 100 % na 85 % (údaj vychádza z prieskumu medzi vodičmi taxislužieb). Batérie pritom tvoria podstatnú časť ceny auta.

Prečo batérie pri ultrarýchlom nabíjaní trpia?

Vysoké prúdy a teploty pri ultrarýchlom nabíjaní spúšťajú hneď niekoľko degradačných procesov. Najväčším strašiakom je proces, pri ktorom sa ióny lítium nedokážu bezpečne „zaparkovať“ do štruktúry anódy a začínajú sa hromadiť na jej povrchu ako kovové lítium. Dôsledkom je zníženie kapacity a riziko tvorby nebezpečných dendritov, ktoré spôsobujú pokles výkonu a v extrémnych prípadoch môže dôjsť aj ku skratu a požiaru.

Nie všetky batérie sú rovnaké. Akumulátory typu LFP (lítium-železo-fosfát) sú odolnejšie voči rýchlemu nabíjaniu, zvládajú vyššie teploty aj prúdy a ich životnosť toľko netrpí. Naopak dnes rozšírené články NMC (nikel-mangán-kobalt) alebo NCA (nikel-kobalt-hliník) síce ponúkajú dlhší dojazd, ale sú citlivejšie na teplo aj vysoké nabíjacie prúdy.

Aj preto výrobcovia investujú do nových materiálov a technológií, ako sú polovodičové batérie alebo kremíkové anódy, ktoré by mali zvládnuť rýchle nabíjanie s menším dopadom na životnosť – zatiaľ sa však s nimi stretávame skôr v laboratóriách ako v bežných autách.

Kľúčovú úlohu v ochrane batérií zohrávajú systémy riadenia nabíjania (BMS) a tepelného manažmentu. Títo „strážni anjeli“ neustále monitorujú teplotu, prúd a napätie každého článku a v prípade potreby dynamicky upravujú nabíjací výkon. Napríklad pri vysokých teplotách alebo pri nabíjaní nad 80 % kapacity BMS automaticky znižuje prúd, aby zabránilo poškodeniu.

Niektoré vozidlá dokonca pred príchodom k rýchlonabíjačke batériu predhrejú alebo ochladia na ideálnu teplotu, čo výrazne znižuje riziko degradácie. Aj samotné nabíjačky môžu podľa pokročilých algoritmov regulovať prúd, čím chránia batériu bez nutnosti zásahu vodiča.

O batériách v elektromobiloch sme sa v našom podcaste SHARE rozprávali aj s vedúcim tímu, ktorý skúma batérie na Fakulte elektrotechniky a informatiky Slovenskej technickej univerzity v Bratislave (FEI STU) Miroslavom Mikoláškom:

Ochrana batérií elektromobilov pred degradáciou

V praxi sa ukazuje, že bežní používatelia, ktorí batérie nabíjajú prevažne doma alebo v práci pomalším AC nabíjaním a vysokovýkonné nabíjanie využívajú len občas pri dlhších cestách, nemusia mať veľké obavy z rýchleho opotrebovania batérie.

Štúdie z reálnej prevádzky vozidiel Tesla a iných značiek ukazujú, že rozdiel v degradácii medzi vozidlami nabíjateľnými prevažne pomaly a tými, ktoré častejšie využívajú rýchlonabíjačky, je v prvých rokoch prevádzky minimálny. Problém nastáva skôr u vozidiel v intenzívnej komerčnej prevádzke, kde je ultrarýchle nabíjanie dennou rutinou – tam je už zrýchlené starnutie batérie citeľné.

Výrobcovia elektromobilov ponúkajú na batérie štandardne záruku 8 rokov alebo 160-tisíc kilometrov, pričom garantujú, že kapacita neklesne pod 70 % pôvodnej hodnoty. Dôležité je však prečítať si podmienky tejto záruky – niektoré značky totiž môžu vylúčiť intenzívne využívanie ultrarýchleho nabíjania, komerčnú prevádzku alebo nedodržanie odporúčaných postupov.

Niektoré značky dokonca obmedzujú záruku, ak použijete vysokovýkonné nabíjanie viac ako 200-krát za rok. Preto je rozumné riadiť sa odporúčaniami: nabíjať väčšinou v rozmedzí 20 až 80 % kapacity, vyhnúť sa nabíjaniu v extrémnych teplotách a ultrarýchle nabíjanie používať len vtedy, keď je to naozaj potrebné.