Käyttöikä tarkoittaa, kuinka monta latausta{0}}purkausjaksoa akku käy läpi ennen kuin se heikkenee jollekin ennalta määritetylle kapasiteettitasolle. Yleensä se on 80 %, vaikka olen nähnyt teknisiä tietoja kaikkialla - 70 % joissakin autosovelluksissa ja 85 % toisissa. Itse kynnys on tavallaan mielivaltainen ja liittyy enemmän takuulaskelmiin kuin mihinkään akkukemian perusominaisuuksiin.
Miksi akut hajoavat
Grafiittianodien SEI-kerros on luultavasti tutkituin litiumioniakkujen hajoamismekanismi. Kun lataat kennoa ensimmäisen kerran, elektrolyytti hajoaa anodin pinnalla ja muodostaa kiinteän kalvon-enimmäkseen litiumkarbonaattia, jonkin verran litiumfluoridia, jos käytät LiPF6-suolaa, erilaisia orgaanisia lajeja. Tämän kerroksen pitäisi vakiintua muutaman jakson jälkeen. Ei. Se kasvaa hitaasti, syöden litiumia, jonka pitäisi olla pyöräilyä. Työskentelin muutama vuosi sitten projektin parissa, jossa yritin stabiloida SEI:tä elektrolyyttilisäaineilla. FEC (fluorieteenikarbonaatti) auttaa, VC (vinyleenikarbonaatti) auttaa enemmän. Kumpikaan ei ratkaise sitä täysin.
Korkean nikkelin{0}}katodit halkeilevat. NMC811, joka on 80 % nikkeliä, 10 % mangaania, 10 % kobolttia, käy läpi valtavia tilavuusmuutoksia pyöräilyn aikana -paljon enemmän kuin vanhemmat NMC111- tai NMC523-koostumukset. Hiukkaset kirjaimellisesti hajoavat. Näet sen SEM-kohdassa muutaman sadan jakson jälkeen. CATL päätti vuoden 2019 tienoilla, että jos syntetisoidaan yksittäisiä{13}}kidehiukkasia kaikkien valmistamien monikiteisten aggregaattien sijaan, suurin osa halkeilusta poistetaan, koska rakerajoja ei ole. Kuulostaa nyt itsestään selvältä, mutta synteesiparametrien saaminen oikeaan mittakaavaan kesti vuosia. Luulen, että BYD tekee jotain samanlaista Blade-akun kanssa, mutta he eivät julkaise paljon katodikäsittelystään.
Lämpötila merkitsee rehellisesti enemmän kuin mikään muu. Jokaista 10 asteen nousua kohti tuplaat ikääntymisnopeuden. Tämä ei ole tarkkaa-eri mekanismeilla on erilaiset aktivointienergiat,-mutta se on tarpeeksi lähellä teknisiä arvioita varten. Pakkaus, joka kulkee keskimäärin 35 asteessa, kestää paljon kauemmin kuin 45 asteen. Tesla oppi tämän varhain Roadsterin kanssa. Heidän myöhemmissä autoissaan on melko aggressiivinen lämmönhallinta, ja ne jäähdyttävät jopa pysäköitynä, jos pakkaus kuumenee liian kuumaksi.
Kylmä on outoa. Hajoamiskemia hidastuu, mikä on hyvä asia. Mutta saat paljon suuremman vastuksen ja jos yrität ladata liian nopeasti, pinnoitat litiumia anodin päälle, mikä on erittäin huonoa. Litiumkertymät ovat peruuttamattomia kapasiteetin menetyksiä ja jos ne kasvavat dendriiteiksi, voit saada sisäisen oikosulun. Useimmat sähköautot eivät anna DC-pikalatausta alle 0 asteen tästä syystä.
Purkamissyvyys
Tunnettu{0}vaikutus, jossa matala pyöräily pidentää käyttöikää. Jos käytät vain 40 % akun kapasiteetista 100 % sijasta, voit kolminkertaistaa akun käyttöiän. Ehkä enemmän. Mekanismit eivät ole täysin selviä. Pienemmät tilavuuden muutokset elektrodeissa todennäköisesti auttavat. Äärimmäisten elektrodipotentiaalien välttäminen, joissa sivureaktiot kiihtyvät, auttaa ehdottomasti. Mutta kukaan ei ole todella naulannut kunkin tekijän tarkkaa panosta.
Jokainen EV piilottaa sinulta jonkin verran kapasiteettia. Kun kojelaudassasi lukee 0 %, olet todennäköisesti 5 %:ssa todellinen SOC. Kun se sanoo 100 %, olet 95 % tai ehkä 90 %. Valmistajat eivät julkaise näitä numeroita. Yritin kääntää-suunnitella sen vanhalla Boltillani katsomalla BMS-tietoja CAN-väylän kautta, mutta kalibrointitaulukot ovat salattuja.
Testataan aikajanan ongelmia
Kukaan ei halua odottaa 3-4 vuotta akun suunnittelun vahvistamista. Joten teemme nopeutettuja testejä – korkeammat lämpötilat, nopeammat pyöräilynopeudet. Ongelmana on, että kaikki hajoamismekanismit eivät kiihdy samalla tavalla. Jotkut tekevät, jotkut eivät. Lämpötilakiihdytys toimii melko hyvin useimmissa kemiallisissa prosesseissa. Nopeuskiihtyvyys on luonnollinen. Ja on vikatiloja, jotka näkyvät vasta pitkän kalenteriajan jälkeen, jota et vain voi kiihdyttää ollenkaan.
Viimeaikaiset ML-ennusteet ovat mielenkiintoisia. Syötät aikaisen syklin tiedot malliin, ja se ennustaa pitkän ajan-kapasiteetin häviämistä. Stanford julkaisi aiheesta työtä vuonna 2019, Carnegie Mellon on tehnyt samanlaisia asioita. Se toimii yllättävän hyvin soluissa, joissa he harjoittelivat. Yleistäminen on ongelma. Muuta katodin koostumusta tai elektrolyytin koostumusta, ja sinun on opittava uudelleen uusilla tiedoilla, jotka tavallaan menettää tarkoituksen, jos yrität ennustaa uuden mallin käyttöikää.
Eri kemiat
LFP:llä on parempi syklin käyttöikä kuin NMC:llä, piste. Saat 3000{3}}5000 sykliä helposti, joskus enemmänkin. Energiatiheysrangaistus on julma, vaikka-olet luopumassa 30–40 % korkean nikkelin NMC:stä. Kiinalaiset valmistajat päättivät, että tämä kompromissi on järkevä halvemmille sähköautoille, joissa ihmiset eivät tarvitse 300+ mailia. BYD, CATL, kaikki tekevät LFP:tä vakiosarjan ajoneuvoille. Länsimaiset OEM-valmistajat ottavat sen käyttöön hitaammin. Kulttuurierot tai markkinaerot tai molemmat, en ole varma.
Natrium-ionin syklin oletetaan olevan samanlainen kuin LFP:n CATL:n ja Natronin väittämien perusteella, mutta se on ollut tuotannossa vasta noin vuoden ajan, joten kuka tietää, mitä tapahtuu 5+ vuoden jälkeen kentällä.
Kiinteä{0}}olomuoto lupaa jatkuvasti parempaa käyttöikää, koska nestemäisen elektrolyytin puuttuminen tarkoittaa vakaampia rajapintoja. Mutta niitä ei jatkuvasti ole saatavilla kaupallisesti. QuantumScape on ollut "kahden vuoden päässä" nyt noin kuusi vuotta. Liitäntäresistanssi, kosketuksen menetys pyöräilyn aikana, litiumdendriitit joissakin malleissa-nämä ongelmat ovat vaikeampia kuin kukaan uskoi. Ehkä sulfidielektrolyytit toimivat paremmin kuin oksidit. Japanista tulevat tiedot viittaavat ehkä.
Kalenterin ikääntyminen
Tämä jätetään usein huomiotta, mutta se on valtava ajoneuvoille, joilla ei ajeta paljon. Akkusi heikkenee vain istuessasi. Säilytyslämpötila ja SOC ovat molemmat tärkeitä. Pahimmassa tapauksessa lataus on 100 % korkeassa lämpötilassa-menetät useita prosenttipisteitä vuodessa tekemättä mitään. 40% SOC huoneenlämmössä on optimaalinen säilytystila, mutta ei tietenkään käytännöllinen autolle, jota käytät.
Verkkovarasto on täysin erilainen eläin. Tarvitset 20+ vuoden käyttöiän, mikä tarkoittaa vähintään 7000+ sykliä, luultavasti 10,000+, jos teet useita jaksoja päivittäin. Mutta voit sietää pienempää energiatiheyttä ja sinulla on enemmän tilaa lämmönhallintaan. Talous toimii eri tavalla-CAPEX on tärkeämpi kuin OPEX, kun lyhennät vuosikymmeniä.
En tiedä tarpeeksi uusista akkutyypeistä sanoakseni paljon hyödyllistä. Litium-rikillä on edelleen kauhea elinikä polysulfidisukkulan takia, vaikka jotkut yritykset väittävätkin ratkaisseensa sen. Litium-metallianodit, jotka on yhdistetty kiinteisiin elektrolyytteihin, voivat olla tie eteenpäin, mutta dendriittiongelma ei ole poistunut. Ja vaikka materiaalit toimisivat, kaiken uuden valmistuksen lisääminen vie vähintään 5-10 vuotta. Joten mitä tulee seuraavaksi, olemme jumissa litiumionimuunnelmissa ainakin vielä vuosikymmenen ajan.
En tiedä tarpeeksi uusista akkutyypeistä sanoakseni paljon hyödyllistä. Litium-rikillä on edelleen kauhea elinikä polysulfidisukkulan takia, vaikka jotkut yritykset väittävätkin ratkaisseensa sen. Litium-metallianodit, jotka on yhdistetty kiinteisiin elektrolyytteihin, voivat olla tie eteenpäin, mutta dendriittiongelma ei ole poistunut. Ja vaikka materiaalit toimisivat, kaiken uuden valmistuksen lisääminen vie vähintään 5-10 vuotta. Joten mitä tulee seuraavaksi, olemme jumissa litiumionimuunnelmissa ainakin vielä vuosikymmenen ajan.
Litiumpolymeeriakutistua jossain välissä-parempi pakkausjoustavuus kuin lieriömäiset kennot, kiertoikä verrattavissa tavalliseen litium-ioniin, jos pidät lämpötilat kohtuullisina. Kunnollinen vaihtoehto ahtaisiin tiloihin, mutta ei mitään vallankumouksellista.
