Elektromobily s lítium-železo-fosfátovými batériami (LFP) sa tešia obľube po celom svete. V porovnaní s tradičnými nikel-mangán-kobaltovými batériami (NMC) sú LFP batérie lacnejšie na výrobu, majú nižšie riziko požiaru a majú dlhšiu životnosť. Taktiež sa eliminuje potreba politicky citlivého ťaženia kobaltu za neraz nehostinných pracovných podmienok.
Tieto akumulátory však majú menšiu energetickú hustotu. Preto sa zvyčajne používajú modeloch s kratším dojazdom, ako napríklad Tesla Model 3 s pohonom zadných kolies (RWD / SR), základný Ford Mustang Mach-E, či Citroen e-C3. Tému priniesol portál insideevs.
Nabíjať, či nenabíjať doplna?
Automobilky tvrdia, že LiFePo batériu vo vozidle je najlepšie nabíjať na 100 % pravidelne, aspoň raz týždenne v prípade Tesly alebo raz mesačne podľa Fordu. Pomáha to pri kalibrácii článkov, vďaka čomu budete mať presnejšie údaje o dojazde. Odporúča sa to robiť aj preto, aby sa predišlo zníženiu kapacity, resp. zachovala kapacita batérie.
To je presný opak než v prípade NMC akumulátorov – ponúkaných vo väčšine elektromobilov s dlhším dojazdom, ako sú Tesly s prívlastkom “Long Range” – kde výrobcovia odporúčajú nastaviť limit 80-90 % pre denné nabíjanie. Nabíjanie na 100 % môže časom znížiť energetickú kapacitu akumulátora. Deje sa tak najmä preto, že životnosť batérie súvisí s teplom a napätím. Čím vyšší je stav nabitia, tým väčšie je napätie a teplo, a to urýchľuje degradáciu.
Štúdia priniesla zvrat
Nová štúdia uverejnená minulý týždeň v časopise Journal Of Electrochemical Society však popiera to, čo výrobcovia automobilov hovorili o správnom nabíjaní LFP akumulátorov. V štúdii sa uvádza, že opakované nabíjacie cykly pri vyššom stave nabitia môžu časom poškodiť články LFP batérie. Štúdia približuje proces na tej najdetailnejšej úrovni.
Výskumníci zistili, že pri udržiavaní batérií LFP v plnom nabití vznikajú v akumulátore škodlivé zlúčeniny z vysokého napätia a tepla. Pri častom cyklickom používaní batérie – teda pri úplnom vybíjaní a nabíjaní – sa tieto škodlivé zlúčeniny usadzujú na zápornej elektróde (anóde), spotrebúvajú lítium a spôsobujú jeho degradáciu.
To znamená, že časti povrchu anódy už nie sú k dispozícii pre elektrochemickú reakciu. Inými slovami, využiteľná kapacita článku sa znižuje, pretože ióny lítia sa už nemôžu „pripevniť“ k povrchu pokrytému usadeninami, ale len k oblastiam, ktoré usadeninami nie sú ovplyvnené.
Nemali by ste prehliadnuť:
- Test Porsche Taycan: Kto si dnes kúpi na dlhé cesty spaľovák? | Cesta Bratislava-Košice a späť
- Požiar elektromobilu vyvolal kontroverzné opatrenia. Je limit nabitia batérie odpoveďou?
- Dotácie na elektromobily: Čo aktuálne hovorí ministerstvo? Ako dnes Slovensko podporuje elektromobily?
„Pri vyššom SoC je vyššie napätie, negatívne reakcie opakujúce sa v elektrolyte sa urýchľujú, pričom spotrebúvajú zásoby lítia,“ uviedli autori. Rozpor s oficiálnymi tvrdeniami automobiliek sa dá ľahko vysvetliť: výskumný tím v rámci štúdie analyzoval len životnosť alebo zachovanie kapacity v rámci LFP batérie, zatiaľ čo výrobcovia vozidiel sa zameriavajú na celé vozidlo a prínos pre zákazníka, v tomto prípade napríklad na systém riadenia batérie (BMS).
Nejde len o životnosť batérie
Práve tu vstupuje do hry spomínaná rozdielna krivka napätia článkov LFP. Batériové systémy LFP sa musia pravidelne kalibrovať kvôli plochejšej krivke napätia, aby mal systém BMS pevný bod. Teoreticky by to bolo možné aj v prázdnom stave, t. j. s nulovým percentom SoC. Je však ťažké presvedčiť zákazníkov, aby raz za týždeň alebo mesiac jazdili so svojím elektromobilom úplne naprázdno – nabíjanie na 100 percent sa komunikuje ľahšie. Systém BMS potom pozná presnú úroveň nabitia všetkých článkov a následne môže presnejšie špecifikovať úroveň nabitia a zostávajúci dojazd.
V tomto kontexte treba vnímať aj závery autorov štúdie. Na jednej strane výsledky ukazujú, že prevádzka pri úrovni nabitia 0 až 25 percent predlžuje životnosť článku batérie LFP. Na druhej strane píšu:
„Je zrejmé, že existuje kompromis medzi užitočnou kapacitou a zachovaním celkovej kapacity.”
“Nie je reálne odporúčať cyklické nabíjanie článkov LFP len v rozmedzí 0 – 25 % SoC, pretože to je plytvanie kapacitou.“
Autori teda odporúčajú nemeniť nabíjacie návyky. Je možné, že podobné zistenia – napokon, na štúdii sa podieľa aj výskumník batérií Tesla Jeff Dahn – raz prispejú k tomu, že výrobcovia automobilov upravia svoje odporúčania týkajúce sa nabíjania.