Срок службы аккумуляторов для электромобилей — мы развеиваем любые сомнения
Многие водители до сих пор не доверяют электромобилям, в основном из-за их ассортимента. Однако на практике доказано, что батареи для электромобилей позволяют проехать гораздо больше километров, чем предполагалось. Технологии и материалы, используемые производителями, могут обеспечить идеальные условия работы аккумулятора и продлить его срок службы.
Наиболее распространенные сомнения, связанные с технологией электромобилей, касаются чисто эксплуатационных вопросов. Используемые в них литий-ионные аккумуляторы имеют определенную емкость, которая постепенно уменьшается по мере прохождения времени и последующих циклов зарядки. Следовательно, аккумулятор все чаще подключается к автомобильному зарядному устройству, и в конце концов он нуждается в замене, что довольно дорого. Однако опыт использования электромобилей в США и Европе, среди прочего, показывает, что срок службы автомобильных аккумуляторов превзошел ожидания производителей и самих пользователей. И хотя с точки зрения ассортимента электромобили не так хороши, как автомобили с двигателем внутреннего сгорания, их продажи с каждым годом растут.
Кроме того, производители автомобилей и поставщики технологий работают над новыми дизайнерскими и материальными решениями, чтобы обеспечить оптимальные условия работы аккумуляторов и, таким образом, продлить срок их службы. Knauf Industries также присоединилась к конкурсу, представив автомобильный аккумуляторный блок, который включает в себя изоляционные компоненты из инновационного вспененного материала EPP.
Каков срок службы аккумуляторной батареи в электромобиле?
О коротком сроке службы аккумуляторов электромобиля уже давно ходят слухи, в основе которых лежит опыт использования популярных литий-ионных аккумуляторов в смартфонах и ноутбуках. Общеизвестно, что каждый цикл зарядки уменьшает емкость аккумулятора, т.е. количество хранимой в нем энергии для питания устройства. Сегодня электромобили уже используются так долго, что можно привести реальные данные о долговечности используемых в них батарей. Например, компания Plug In America протестировала Tesla S, и выяснилось, что после первых 80 000 км ячейки потеряли около 5% своей емкости. В дальнейшем падение заводских параметров происходит гораздо медленнее. Производитель дает 8-летнюю гарантию на используемые ячейки и оценивает их срок службы в 500 000 – 800 000 км. Renault и Hyundai предлагают такую же гарантию, но в этих случаях пределы пробега немного ниже, на 160 000 км и 200 000 км соответственно.
В большинстве случаев аккумулятор заменяется по гарантии, если его ёмкость падает ниже 60-70% от первоначальной стоимости. Стоит отметить, что среднестатистический европейский водитель проезжает около 37 км в день, что дает около 12-14 лет безукоризненного использования в случае Renault и Hyundai, а в случае Tesla – даже до 60 лет! На практике в Европе и США есть электромобили, которые уже преодолели барьер в полмиллиона километров, а их аккумуляторная емкость не опустилась ниже 80%. Срок службы элементов может быть еще больше продлен за счет соответствующего использования и условий работы.
От чего зависит срок службы автомобильного аккумулятора?
Срок службы аккумулятора зависит от его конструкции и условий эксплуатации. Самым большим «врагом» литий-ионных батарей является, прежде всего, жара, из-за которой они перегреваются и значительно снижают свою ёмкость. Особенно эта проблема присутствовала в первых моделях электромобилей с пассивной системой воздушного охлаждения. Сегодня аккумуляторные агрегаты чаще всего оснащаются активными жидкостными системами охлаждения и обогрева. Кроме того, компьютер управления распределением мощности обеспечивает работу аккумулятора электромобиля в оптимальных диапазонах зарядки 20-80%. На срок службы аккумулятора отрицательно влияют также длительные периоды простоя, в течение которых аккумуляторы не перезаряжаются, а также быстрая зарядка, что подтверждается опытом европейских и американских таксистов. Стоит также помнить, что аккумулятор подвергается различным видам ударов и вибраций, которые в худшем случае могут привести к его повреждению. Именно поэтому она так сильно зависит и от конструкции аккумуляторной батареи, и, в частности, от материалов для ее изоляции.
Почему для электромобилей стоит использовать системы изоляции аккумуляторных батарей?
Каждый заряд приводит к химическим изменениям, что может привести к увеличению размеров элементов и даже к деформации батареи для электромобиля. Это может вызвать проблемы с эффективным регулированием температуры, повышением температуры и проникновением в соседние ячейки. Именно поэтому так важна правильная изоляция элементов батареи. Правильно подобранные материалы, с одной стороны, отделяют их по тепловым и электрическим свойствам, а с другой стороны, защищают элементы и электрические соединения от деформации или механических повреждений в сложных условиях эксплуатации. Очень эффективным материалом, используемым при изготовлении аккумуляторной батареи для электромобилей, зарекомендовал себя вспененный пенополипропилен (EPP) производства Knauf Industries, который используется в производстве автомобильных компонентов. Он помогает обеспечить как эффективную тепловую, так и электрическую изоляцию. EPP очень устойчив к высоким температурам, которые могут возникнуть во время быстрой зарядки, так как соответствует требованиям UL94. Дополнительным преимуществом, которое очень ценится автомобильной промышленностью, является малый вес, что позволяет конструкции автомобильных аккумуляторов «похудеть» и, таким образом, снизить фактический вес электромобилей.
Какие типы изоляции из EPP существуют для автомобильных аккумуляторов?
Одним из типов пенополипропиленовой изоляции являются сепараторы элементов батареи, которые не только поглощают удары, но и предотвращают деформацию элементов вследствие химических изменений. Вспененный полипропилен в этом случае идеально подходит, так как не подвергается постоянной деформации и возвращается к своей первоначальной форме. Это отличный теплоизоляционный материал, который предотвращает перепады температур между компонентами батареи и электромобилем, обеспечивая равномерное распределение температуры. Компоненты, изготовленные из этого материала, также имеют высокое значение пробивного напряжения и предотвращают неконтролируемое короткое замыкание между отдельными элементами аккумулятора.
Поэтому вспененный полипропилен также идеально подходит для производства компонентов, выполняющих роль зажимной планки для кабеля. EPP очень эластичен, устойчив к разрыву и разрушению и, таким образом, обеспечивает надежную фиксацию кабелей. Крепления из EPP значительно облегчают процесс проведения электрических соединений, устраняя необходимость использования, например, винтовых соединений. Отдельные компоненты быстро и легко соединяются с помощью защелки. Такие новые решения в области материалов способны произвести революцию в отрасли электромобилестроения. Они увеличивают срок службы и долговечность аккумулятора для электромобиля, одновременно повышая безопасность его эксплуатации, что в ближайшем будущем окажет заметное влияние на еще большую популяризацию электромобильной технологии.
Хотите получить более специализированные знания?
-
No related articles
Какой срок «жизни» электромобиля в России?
В последнее время на российском авторынке появляется всё больше моделей электромобилей, и со временем их владельцы встанут перед вопросом замены аккумуляторной батареи. Каков средний ресурс батареи для электромобиля, и насколько финансово целесообразно ее менять с учетом имеющегося пробега? С этим вопросом мы обратились непосредственно к участникам отрасли.
Александр Логинов, генеральный директор, «Энергоэлемент»:
— Ресурс современных батарей для электромобиля составляет в среднем 1500 циклов при полном заряде/разряде до падения емкости всего на 20%. То есть на новой машине, предположим, клиент проезжал 400 км на одном заряде, после 1500 циклов будет проезжать 320 км. Поэтому чем больше стартовая емкость батареи, тем дольше она прослужит.
На ресурс аккумуляторных батарей влияют три момента. Первый – технология батареи. Их можно разделить на NMC и LFP: вторые служат сильно дольше, но значительно тяжелее, чем первые. Второй фактор – наличие системы охлаждения/нагрева: если ее нет, батарея будет служить до 40% меньше, чем с ней. И третий момент связан с емкостью и мощностью мотора: чем больше емкость и меньше мощность, тем служить будет дольше. Средний срок службы современных батарей для электромобилей – 10-15 лет.
Что касается особенностей российского климата, холод очень плохо влияет на срок службы батареи. Увеличивается сопротивление, активная емкость может упасть до 30% при температуре -20°. При этом батареи нельзя заряжать при минусе, а это будет накладывать значительные ограничения на эксплуатацию электромобиля.
Как определить, что ресурс аккумуляторной батареи исчерпан? Во время заряда современные зарядные устройства показывают, сколько закачано кВт-ч в электромобиль – по этой цифре достаточно легко понять, насколько живая батарея. И, конечно же, падение дальности хода на одном заряде – крайне очевидный и простой фактор.
Однако это не означает, что остальные узлы и агрегаты электромобиля также выработали свой ресурс. Я бы даже сказал, что некоторые агрегаты будут выходить из строя раньше, чем батарея, например колодки, подвеска, система климат-контроля и прочая мелочевка. Мотор точно не выйдет из строя, по статистике крупные узлы в электромобиле не ломаются.
Каким образом может поступить владелец электромобиля с исчерпавшей свой ресурс аккумуляторной батареей? В настоящий момент еще открыта ниша хранения энергии для домов и коттеджей, но постепенно предложение б/у батарей переломит спрос и останется лишь только утилизировать батарею. Чинить батарею, в случае если все элементы равномерно вышли из строя, нет смысла. Вероятно, их можно заменить, но нужны технологии, похожие на те, по которым их изготавливали.
Существует два варианта дальнейшего использования отработавшей свой ресурс аккумуляторной батареи. Первый – это источники хранения энергии, второй – это поделки для кулибиных, но их очень мало, можно сказать нет совсем.
В России нет переработки аккумуляторных батарей, стоимость переработки в разы дороже покупки нового сырья. Более того, современные литий-ионные аккумуляторы – «разношерстные»: корпус из железа, анод – углеродный, катод из никеля, марганца и кобальта, в электролите есть соль гексафторида лития, самого лития в элементе очень мало. Есть еще алюминий и медь в виде токосъемных пластин и никелевые пластинки как проводники тока между электродами (+ и -). Всё это очень сложно разделять, учитывая, что габариты элементов разные и ценность материалов тоже низкая.
Если говорить про перспективные решения по утилизации отработавших свой ресурс аккумуляторных батарей, которые смогут минимизировать ущерб экологии, то первый шаг – это вторичное применение в источниках хранения энергии, второе – это уже непосредственно высокозатратная утилизация.
Всё напрямую зависит от политики государства и цен на материалы. Утилизация – это возврат сырья в производственную цепочку изготовления того же самого продукта. Если это невыгодно изготовителю сырья финансово, он это делать не будет. Его либо надо стимулировать субсидией, либо накладывать обязательства на пользователя электромобиля.
В России за утилизацию отработавших свой ресурс аккумуляторных батарей никто не несет ответственности, у нас б/у батарея это как стойка стабилизатора – просто деталь, которую можно выбросить на свалку. Норм нет.
Алексей Ледков, директор отдела дистрибуции и дилерской сети, Evolute
— Ресурс аккумуляторных батарей для электромобилей в среднем составляет 8-10 лет эксплуатации, но может быть и больше. Безусловно, на срок службы батареи влияют различные факторы. В частности, повышенные механические нагрузки, эксплуатация в экстремальных условиях, а также резкие перепады температур. Премиальный электрокроссовер Voyah Free прошел комплексные испытания в суровых климатических условиях на льду Байкала. В ходе тестов на одном заряде батареи, равном 90%, кроссовер смог преодолеть по льду озера Байкал свыше 430 км, что позволило модели претендовать на абсолютный рекорд в Книге рекордов России по ресурсным испытаниям аккумулятора, установленного в электрокаре. В теплое время года прогнозируемая дальность хода Voyah Free составляет 500 км по циклу WLTP.
В свою очередь, специалистами Evolute были проведены тесты на морозоустойчивость, в полной мере доказавшие надежность и ресурс аккумуляторов. В морозильной камере при температуре -26° электромобили Evolute находились семь дней. Интегрированные Li-NMC батареи созданы на основе лития, никеля, марганца и кобальта в оптимальном соотношении, позволяющем обеспечивать максимальную емкость и отдачу тока. В ходе испытаний они продемонстрировали высокую стойкость к температурным изменениям, а согласно полученным измерениям, естественный разряд батареи составил -1% за 26 часов. Спустя неделю нахождения в морозильной камере электромобили Evolute спокойно включились и выехали на улицу, где в тот момент температура держалась на уровне +28°. Иными словами, столь резкий перепад никак не отразился на работе батарей, а также прочих узлов и агрегатов в электрокарах.
Батарея электромобиля представляет собой саморегулирующуюся систему, которая не допустит вредных для нее эксплуатационных режимов. Аккумулятор не требует никакого сервисного обслуживания, а первые признаки старения проявляются не раньше, чем через три года, когда емкость может снизиться на незначительные 10-15%. Примечательно, что далее процесс потери емкости замедляется. Даже на сроке 8-10 лет в батарее остается существенный запас, который составляет около 70%, но может быть и выше. После того, как ячейки окончательного исчерпают свой ресурс, их следует утилизировать либо отправить на переработку. В среднем, от 400 кг батареи остается около 350 кг материалов, готовых к повторному использованию. Аккумулятор обычно меняется по гарантии, если уровень емкости накопителя упал ниже 60%.
Батареи от электромобилей можно использовать повторно. Например, в системах накопления энергии, включая накопители для стабилизации напряжения в электросети, в источниках энергии, получаемой от солнечных панелей и ветряных электростанций, а также в работе всевозможной техники. Переработка, позволяющая вторичное использование батарей, предотвращает загрязнение окружающей среды токсичными веществами, входящими в состав аккумулятора. За утилизацию и переработку батарей несет ответственность не потребитель, а компания-производитель электромобиля. Поэтому владельцу не стоит переживать о том, что ему следует сделать после того, как аккумулятор исчерпает свой ресурс.
На сегодняшний день в России появилось немало предприятий, занимающихся покупкой и переработкой использованных батарей. Правительство также разрабатывает инициативы по поддержке развития электротранспорта, мобильной зарядной инфраструктуры и утилизации аккумуляторов без ущерба для окружающей среды. Наряду с Министерством промышленности активное участие в этом принимают и сами производители электромобилей. При этом изготовленные из вторсырья батареи получат более эффективные характеристики. Многократная фильтрация ценных металлов, содержащихся в аккумуляторах, доказала: чем чаще они проходят процедуру рециклинга, тем меньше примесей в них остается. К тому же через несколько лет активного развития отрасли можно будет радикально сократить добычу необходимого сырья для батарей, поскольку в большинстве своем материалы будут поступать именно от процессов массовой переработки.
Сколько служат батарея и мотор электромобиля?
Некоторые автолюбители воздерживаются от покупки электромобиля из-за неуверенности в ресурсе основных его элементов – тяговой батареи и электромотора. Сколько они могут прослужить и не выйдут ли из строя раньше времени? Разберёмся в этом материале.
Как долго служат тяговые батареи?
И начнём мы с основной причины для беспокойства автолюбителей, присматривающихся к электрокарам – ресурсе тягового аккумулятора. И для начала отметим, что подавляющее количество производителей электромобилей даёт гарантию на тяговый аккумулятор в 8 лет. Зачастую гарантийный срок даже не имеет привязки к пробегу. А ряд производителей в Китае и вовсе дают пожизненную гарантию на тяговый аккумулятор. О чём это говорит? В первую очередь – в уверенности производителей в том, что батарея будет служить долго.
Ну а теперь мы перейдём к фактам о долговечности тяговых аккумуляторов. Начнём мы с того, что существует два основных вида батарей, отличающихся по своему химическому составу. Это железо-фосфатные (LFP) и никель-кобальт-марганцевые (NMC) аккумуляторы. Среди автолюбителей бытует мнение о том, что батареи NMC – более технологичны и «живут» дольше. Но на деле это не совсем так.
По результатам многочисленных исследований было доказано, что аккумуляторы NMC более устойчивы к низким температурам, обладают более высокой плотностью энергии, лучше защищены от теплового разгона и могут быстрее заряжаться. Но у этого есть и обратная сторона – батареи NMC значительно дороже за счёт использования сырья с высокой себестоимостью, а также керамических элементов. Более того, при заряде батареи с 0% до 100%, такой аккумулятор быстрее деградирует из-за высокой тепловой нагрузки и высокого напряжения.
Так, согласно исследованию лаборатории SNL в США, отдельно взятые батареи с химической парой LFP выдерживали до 4 тысяч циклов зарядки, после чего их ёмкость деградировала до 80% от изначальной. А самый лучший результат батареи NMC составил 2,5 тысячи циклов зарядки. Тут эксперты отмечают, что причиной такой разницы стал именно полный цикл зарядки с «нуля» до «сотни». Такой сценарий использования медленно «убивает» батареи и в особенности вредит NMC аккумуляторам.
Согласно информации различных источников, современные батареи, такие как аккумуляторы Qilin (Цилинь) от крупнейшего производителя Китая под названием CATL, могут отработать примерно 2 тысячи циклов зарядки без заметной деградации. Такие батареи используются на электромобилях Zeekr. После 2 тысяч циклов их эффективность снижается. Тем не менее, аккумулятор всё ещё может выполнять свои функции. Такого количества циклов хватает на 5-8 лет в зависимости от частоты зарядки. При этом, если уровень ёмкости батареи упал до 60% от изначальной, производитель должен заменить её по гарантии.
Таким образом, тяговый аккумулятор может служить владельцу с максимальной эффективностью в течение 5-8 лет. Более того, сейчас технологии в сфере продления жизни батареи развиваются быстрыми темпами. Поэтому через несколько лет этот срок может быть заметно увеличен.
Сколько служит электромотор?
Помните, мы рассказывали о гарантии производителя электромобиля на тяговую батарею в 8 лет? Так вот – такой гарантийный срок распространяется не только на тяговый аккумулятор, но и на всю высоковольтную систему, включая электромотор. На деле же двигатель «электрички» может прослужить значительно дольше – от 15 до 20 лет.
Внушительный ресурс вызван простотой его конструкции и высокой износостойкостью. В идеальных условиях электродвигатель может прослужить и более 20 лет. Но, конечно, ресурс может быть снижен из-за ряда факторов. Первая их группа относится к окружающей среде – важному узлу электрокара может навредить повышенная влажность, экстремально высокая или низкая температура. Также на ресурсе может отразиться нагрузка электромобиля свыше его грузоподъёмности, постоянная работа под нагрузкой, перегрев, загрязнение, частые пробуксовки и большое количество вибраций. При наличии этих факторов электромотор может прослужить куда меньше.
Таким образом, электромотор и батарея могут прослужить достаточно долго без значительного сокращения ресурса. Поэтому бояться покупки электрического транспорта не стоит. А выбрать электромобиль мечты можно в компании Electrocars. Подробнее о доступных вариантах можно узнать на нашем сайте. Познакомиться с электрокарами в очном формате можно в наших шоурумах в Челябинске и Екатеринбурге:
— г. Челябинск, ул. Свободы, 91 К1А; +7 (351) 750-77-50;
— г. Екатеринбург, ул. Мамина-Сибиряка, 140; +7 (343) 328-10-10.
На сколько хватает аккумулятора электромобиля
Сколько служит батарея электромобиля?
Июль 18, 2022 | Милана Гехт
Сейчас электромобили стали более доступными и привлекательными, чем когда-либо прежде. Во многом из-за эволюции аккумуляторов. К слову, это самая дорогая часть электромобиля.
Как и аккумуляторы в Вашем мобильном телефоне, планшете и ноутбуке, аккумуляторы для электромобилей более устойчивы, чем Вы думаете. Кроме того, при надлежащем уходе Вы можете надолго продлить срок службы батареи вашего электромобиля.
Итак, как долго на самом деле прослужит аккумулятор Вашего электромобиля? И что Вы можете сделать, чтобы продлить его срок службы?
Как долго работают аккумуляторы для электромобилей?
Однако, согласно опросу Cox Automotive, многие потенциальные покупатели испытывают сомнения, когда речь заходит о сроке службы батареи и расходах, связанных с заменой батареи, чуть менее половины считают, что среднее время автономной работы составляет менее 65 000 миль (+- 105 000 км).
Сколько стоит замена аккумулятора для электромобиля?
Эти опасения вполне понятны: батарея электромобиля на сегодняшний день является самой дорогой его частью и может стоить в среднем 5000 долларов.
Здесь важно отметить, что цены на аккумуляторы резко упали за последнее десятилетие. Например, средняя цена киловатт-часа — стандартная мера стоимости батареи — упала с 1160 долларов за кВтч в 2010 году до всего 128 долларов сегодня – почти. С 2010 года цены на аккумуляторы упали на 89%.
Ожидается, что к 2031 году эта цена упадет и стабилизируется на уровне 90 долларов за кВт/ч, также повсеместно считается, что производство электромобилей будет стоить столько же, сколько и автомобилей с ДВС.
Аккумуляторы рассчитаны на то, чтобы не разряжаться полностью, но со временем медленно теряют зарядную способность. Это истощение происходит постепенно, и многие пользователи сообщают о потере нескольких процентов мощности аккумулятора в течение нескольких лет. Чтобы представить это более точно, согласно Plug In America, аккумулятор Tesla Model S теряет всего пять процентов от своей первоначальной емкости в течение первых 80 000 км.
Влияет ли зарядка электромобилей на срок службы батареи?
Да. Зарядка аккумулятора влияет на срок службы Вашего автомобиля.
Еще одним нововведением, которое привело к росту электромобилей за последнее десятилетие, стали литий-ионные аккумуляторы. Традиционно большинство автомобильных аккумуляторов были свинцово-кислотные и запускали двигатель автомобиля только при коротком скачке мощности, который затем «перезаряжался» при движении автомобиля от генератора переменного тока.
Литий-ионные аккумуляторы рассчитаны на гораздо более «плотную работу». И в Вашем мобильном телефоне, и в Вашем ноутбуке используются литий-ионные аккумуляторы, и, подобно тому, как за последние два десятилетия были усовершенствованы технологии девайсов, литий-ионные аккумуляторы увеличили потенциал использования электроэнергии в транспортных средствах.
Конечно, потенциал батареи будет уменьшаться со временем, но все же есть несколько способов продлить жизнь Вашего электромобиля.
