Stanford University heeft onderzoek gedaan naar de huidige batterijen van EV's en concludeert dat deze een levensduur tot wel 40% langer kunnen hebben dan gedacht:
Samenvatting:
Uit een nieuwe studie blijkt dat het stoppen en starten tijdens het rijden met elektrische voertuigen in de echte wereld de batterijen meer ten goede komt dan het constante gebruik dat in bijna alle laboratoriumtests van nieuwe batterijontwerpen wordt gesimuleerd.
- Langere Levensduur: EV-batterijen gaan in de praktijk ongeveer een derde langer mee dan voorspeld, dankzij normaal gebruik door bestuurders zoals stadsritten en lange snelwegritten.
- Testmethoden: Traditionele laboratoriumtests van batterijen zijn niet representatief voor de echte wereld, wat leidt tot onderschatting van de levensduur.
- Verrassende Bevindingen: Realistisch rijgedrag, inclusief frequent accelereren en remmen, kan de levensduur van batterijen verlengen.
De batterijen van elektrische voertuigen die worden blootgesteld aan normaal gebruik door echte bestuurders - zoals druk verkeer, lange ritten op de snelweg, korte ritten in de stad en meestal geparkeerd staan - kunnen ongeveer een derde langer meegaan dan onderzoekers over het algemeen hebben voorspeld, volgens een nieuwe studie van wetenschappers die werken in het SLAC-Stanford Battery Center, een gezamenlijk centrum van het Precourt Institute for Energy van Stanford University en het SLAC National Accelerator Laboratory. Dit suggereert dat de eigenaar van een typische EV mogelijk de dure batterij niet hoeft te vervangen of een nieuwe auto hoeft te kopen voor meerdere extra jaren.
Bijna altijd hebben batterijwetenschappers en -ingenieurs de cycli van nieuwe batterijontwerpen in laboratoria getest met een constant ontladingspercentage gevolgd door opladen. Ze herhalen deze cyclus snel vele malen om snel te leren of een nieuw ontwerp goed is of niet voor de levensduur, naast andere kwaliteiten.
Dit is geen goede manier om de levensduur van EV-batterijen te voorspellen, vooral voor mensen die EV's bezitten voor dagelijks woon-werkverkeer, volgens de studie die op 9 december is gepubliceerd in Nature Energy. Hoewel de prijzen van batterijen de afgelopen 15 jaar met ongeveer 90% zijn gedaald, maken batterijen nog steeds bijna een derde uit van de prijs van een nieuwe EV. Dus, huidige en toekomstige EV-forensen kunnen blij zijn.
We hebben EV-batterijen niet op de juiste manier getest,' zei Simona Onori, senior auteur en universitair hoofddocent energie- en ingenieurswetenschappen aan de Stanford Doerr School of Sustainability. 'Tot onze verrassing helpt echt rijden met veelvuldige acceleratie, remmen dat de batterijen een beetje oplaadt, stoppen om een winkel binnen te gaan en de batterijen urenlang laten rusten, de batterijen langer mee te gaan dan we hadden gedacht op basis van de industriestandaard labtests.
Een aangename verrassing
De onderzoekers ontwierpen vier soorten ontladingsprofielen voor EV's, van de standaard constante ontlading tot dynamische ontlading op basis van echte rijgegevens. Het onderzoeksteam testte 92 commerciële lithium-ionbatterijen gedurende meer dan twee jaar over de ontladingsprofielen. Uiteindelijk, hoe realistischer de profielen het werkelijke rijgedrag weerspiegelden, hoe hoger de levensverwachting van EV's steeg.
Volgens de studie dragen verschillende factoren bij aan de onverwachte levensduur. Een machine learning-algoritme dat was getraind op alle verzamelde gegevens hielp de effecten van dynamische ontladingsprofielen op batterijdegradatie te achterhalen.
De studie toonde bijvoorbeeld een verband aan tussen scherpe, korte EV-acceleraties en langzamere degradatie. Dit was in tegenspraak met lang gekoesterde aannames van batterijonderzoekers, waaronder het team van deze studie, dat acceleratiepieken slecht zijn voor EV-batterijen.
Hard op het gaspedaal drukken versnelt de veroudering niet. Sterker nog, het vertraagt het, legde Alexis Geslin uit, een van de drie hoofdauteurs van de studie en een PhD-student in materiaalkunde en computerwetenschappen aan de Stanford School of Engineering
Twee manieren van verouderen
Het onderzoeksteam keek ook naar verschillen in batterijveroudering door veel laad-ontlaadcycli versus batterijveroudering die gewoon met de tijd komt. Je batterijen thuis die jarenlang ongebruikt in een lade hebben gelegen, zullen niet zo goed werken als toen je ze kocht, als ze al werken.
Wij batterij-ingenieurs hebben aangenomen dat cyclusveroudering veel belangrijker is dan tijdgeïnduceerde veroudering. Dat is meestal waar voor commerciële EV's zoals bussen en bestelwagens die bijna altijd in gebruik zijn of worden opgeladen,' zei Geslin. 'Voor consumenten die hun EV's gebruiken om naar het werk te gaan, hun kinderen op te halen, naar de supermarkt te gaan, maar ze meestal niet gebruiken of zelfs opladen, wordt tijd de belangrijkste oorzaak van veroudering boven cycli.
De studie identificeert een gemiddeld ontladingspercentage als een sweet spot voor het balanceren van tijdveroudering en cyclusveroudering, althans voor de commerciële batterij die ze hebben getest. Gelukkig ligt dat venster binnen het bereik van realistisch consumentengebruik van EV's. Autofabrikanten zouden hun EV-batterijbeheersoftware kunnen bijwerken om te profiteren van de nieuwe bevindingen en om de batterijlevensduur onder reële omstandigheden te maximaliseren.
Vooruitkijken
In de toekomst zal het evalueren van nieuwe batterijchemie en ontwerpen met realistische vraagprofielen echt belangrijk zijn,' zei Le Xu, postdoctoraal onderzoeker in energiewetenschappen en engineering. 'Onderzoekers kunnen nu de veronderstelde verouderingsmechanismen op het niveau van chemie, materialen en cellen herzien om hun begrip te verdiepen. Dit zal de ontwikkeling van geavanceerde regelalgoritmen vergemakkelijken die het gebruik van bestaande commerciële batterijarchitecturen optimaliseren.
De implicaties reiken verder dan alleen batterijen, suggereert de studie. Wetenschappers en ingenieurs zouden de principes kunnen toepassen op andere energieopslagtoepassingen, evenals op andere materialen en apparaten in de natuurwetenschappen waarbij veroudering cruciaal is, zoals kunststoffen, glas, zonnecellen en sommige biomaterialen die in implantaten worden gebruikt.
'Dit werk benadrukt de kracht van het integreren van meerdere expertisegebieden - van materiaalkunde, controle en modellering tot machine learning - om innovatie te bevorderen,' zei Onori.
Bron: Sciencedaily, naar onderzoek van Stanford University
Originele auteur: Mark Golden
