La ricarica rapida CC riduce davvero la capacità della batteria del tuo veicolo elettrico?

La ricarica rapida del tuo veicolo elettrico suona alla grande poiché un caricabatterie rapido da 350 kilowatt può portare un veicolo elettrico a batteria grande come un Lucid Air Pure a uno stato di carica dell'80% in 15 minuti. Anche se non è veloce come fare il pieno a un veicolo a benzina tradizionale, la ricarica rapida CC riduce il tempo necessario per fare il pieno a un veicolo elettrico.

Ma la comodità di ricaricare un veicolo elettrico va a scapito del degrado della batteria? Bene, scopriamolo.

Che cos'è la ricarica rapida CC e come funziona?

Per comprendere meglio la longevità della batteria dei veicoli elettrici, è importante sapere cos'è la ricarica rapida e come funziona. In linea di massima, la batteria di un veicolo elettrico può essere ricaricata utilizzando tre diverse metodologie denominate Carica di livello 1, livello 2 e livello 3

. I primi due tipi si basano sulla corrente alternata (CA), mentre la ricarica di livello 3, nota anche come ricarica rapida CC, richiede corrente continua.

La distinzione importante qui è che i caricabatterie di livello 1 e di livello 2 utilizzano il caricabatterie di bordo del veicolo per convertire la corrente da CA a CC, poiché la batteria agli ioni di litio del tuo veicolo non può assorbire corrente alternata direttamente.

Quando si tratta di caricabatterie rapidi di livello 3, tuttavia, possono semplicemente pompare il succo direttamente nella batteria senza la necessità del caricabatterie integrato. Ciò consente alla ricarica CC di inviare enormi quantità di corrente e tensione al pacco batteria senza essere vincolata dalle capacità del caricabatterie di bordo del veicolo.

Perché le batterie agli ioni di litio perdono capacità nel tempo?

Le batterie agli ioni di litio convertono l'energia chimica in energia elettrica e, ipoteticamente, questa reazione dovrebbe continuare all'infinito. Tuttavia, sappiamo tutti che le batterie agli ioni di litio non durano per sempre. Ma qual è la ragione esatta di questo degrado?

Bene, diverse reazioni chimiche si verificano all'interno di una cella agli ioni di litio quando viene caricata o scaricata. Alcune reazioni lavorano per generare elettricità, mentre altre consumano ioni di litio che riducono la capacità della batteria. In altre parole, ad ogni ciclo di carica-scarica, la batteria agli ioni di litio di un veicolo elettrico perderà una certa capacità; questo in realtà accade e non rientra nella categoria di Miti sulla ricarica dei veicoli elettrici.

Detto questo, è importante capire che queste reazioni si verificano a velocità diverse in base a diverse condizioni ambientali e ci sono passaggi che puoi adottare per prolungare la durata della batteria.

Pertanto, la maggior parte dei produttori di batterie fornisce una gamma di temperature alle quali le batterie funzionano al meglio. Questo intervallo cambia in base alla chimica della batteria, ma nella maggior parte dei casi è compreso tra -4 e 140 gradi Fahrenheit per la scarica e tra 0 e 45 gradi Fahrenheit per la ricarica.

Questa gamma operativa mostra che le batterie possono essere caricate in una gamma inferiore di temperature e caricarle in condizioni estreme, entrambe fredde e caldo, può causare problemi poiché queste condizioni aumentano la velocità con cui si verificano reazioni indesiderate, consumando ioni di litio e riducendoli capacità.

Cosa succede quando si caricano rapidamente le batterie agli ioni di litio?

Ora che sappiamo perché la capacità di una batteria agli ioni di litio diminuisce, possiamo provare a capire cosa succede all'interno della batteria quando viene caricata rapidamente.

1. Danni agli elettrodi della batteria a causa di corrente e tensione elevate

La ricarica rapida utilizza una corrente ad alta tensione per caricare la batteria. Gli ioni di litio vengono estratti dal catodo con maggiore forza e vengono spostati all'anodo quando caricati. Ciò provoca crepe nel catodo e genera anche dendriti sugli elettrodi. A causa di queste crepe e dell'accumulo di dendriti, la capacità delle celle agli ioni di litio si riduce e aumentano anche la resistenza della batteria.

2. Degradazione ad alta temperatura

La resistenza interna di una batteria aumenta quando viene caricata rapidamente. A causa di questo aumento della resistenza e dell'elevato assorbimento di corrente durante la ricarica rapida, all'interno delle batterie viene generato un calore eccessivo. Questa temperatura elevata riduce la capacità delle batterie agli ioni di litio.

3. Placcatura al litio a bassa temperatura

Quando una batteria agli ioni di litio viene caricata rapidamente utilizzando correnti elevate a basse temperature, all'anodo si verifica un fenomeno noto come placcatura al litio. A causa di ciò, gli atomi di litio non si intercalano all'interno dell'anodo. Ciò si traduce in litio metallico inerte (che non può generare elettricità) sulla superficie degli elettrodi.

Comprensione dei pacchi batteria EV

Osservando l'elenco dei meccanismi di degrado sopra riportato, è evidente che la ricarica rapida è destinata a ridurre la vita di un veicolo elettrico. Detto questo, i pacchi batteria EV sono progettati per prevenire danni alla batteria. Pertanto, prima di concludere che la ricarica rapida è dannosa per i veicoli elettrici, cerchiamo di capire in che modo i loro pacchi batteria sono progettati per contrastare il degrado.

I pacchi batteria EV sono costituiti da diverse celle agli ioni di litio collegate per creare moduli. Diversi moduli sono collegati per creare il pacchetto e il suo lo stato della batteria è gestito dal sistema di gestione della batteria, noto anche come BMS.

Il BMS è fondamentalmente un computer collegato a diversi sensori che monitorano la tensione, la corrente e la temperatura delle singole celle. Quindi analizza questi dati per garantire che ogni cella funzioni in modo ottimale.

Se le celle all'interno del pacco batteria sono troppo calde, il BMS aumenterà il raffreddamento per ridurre la temperatura complessiva del pacco batteria. Se rileva un'elevata tensione o corrente della cella durante la ricarica rapida CC, regolerà entrambi i parametri per evitare danni alla batteria.

Il BMS è quindi la parte EV che ha il ruolo più importante nel ridurre il degrado della batteria.

Quanti danni provoca la ricarica rapida alla batteria del tuo veicolo elettrico?

Diamo un'occhiata ad alcuni studi che mostrano quanti danni subiscono i veicoli a causa della ricarica rapida. Quattro veicoli elettrici Nissan Leaf del 2012 sono stati guidati a Phoenix, in Arizona, dal Laboratorio nazionale dell'Idaho. Due veicoli sono stati caricati utilizzando la ricarica rapida CC, mentre gli altri due sono stati caricati utilizzando la ricarica CA di livello 2, con i seguenti risultati:

1. I test di capacità per entrambi i gruppi di veicoli sono stati eseguiti dopo aver percorso 50.000 miglia e la differenza di capacità la perdita tra i veicoli caricati utilizzando la ricarica rapida e la ricarica CA di livello 2 è risultata compresa tra 3 e 9 per cento.

2. I veicoli caricati utilizzando la ricarica rapida quando guidati a una velocità costante di 45 mph potrebbero offrire un'autonomia di 70 miglia, mentre quelli caricati utilizzando AC Level 2 hanno fornito 82 miglia.

3. All'inizio del test, i veicoli caricati utilizzando la ricarica rapida CC potevano offrire un'autonomia di 102 miglia se guidati a una velocità costante di 45 mph. Dopo aver completato 63.000 miglia di test, lo stesso veicolo offriva un'autonomia di 58 miglia. Mostrando una diminuzione del 43 percento nel raggio d'azione. Il veicolo caricato utilizzando la ricarica rapida CA offriva un'autonomia di 104 miglia, che è stata ridotta a 64 miglia dopo aver completato i test. Attraversando un degrado della gamma del 38 percento.

Il degrado della batteria si verifica indipendentemente dal metodo di ricarica, ma è maggiore nei veicoli a ricarica rapida; la differenza è di circa il 5%.

Le implicazioni della ricarica rapida nella batteria agli ioni di litio

In un esperimento separato da quello sopra, due pacchi batteria Nissan Leaf sono stati testati in condizioni di laboratorio dal Laboratorio nazionale dell'Idaho. Uno era a ricarica rapida CC, mentre l'altro riceveva solo ricarica CA. L'obiettivo di questo test era vedere cosa succede all'intero pacchetto rispetto a ciascuna cella come nell'esperimento precedente.

1. Il pacco caricato utilizzando la ricarica CA ha avuto una riduzione della capacità del 23,1% dopo aver completato 780 cicli di carica-scarica. Il pacchetto che è stato caricato solo rapidamente ha visto una diminuzione della capacità del 28,1 percento.

2. Una forte correlazione tra capacità e temperatura è stata trovata quando la capacità del pacco è stata confrontata con la capacità della cella a diverse temperature: capacità la dissolvenza era maggiore nelle celle testate a temperature più elevate ed era inferiore quando le celle erano a una temperatura ambiente di 68 gradi Fahrenheit (20 gradi Centigrado).

Ciò mostra una forte correlazione tra il degrado della batteria e la temperatura, suggerendo che la ricarica rapida non è un fattore così significativo per il degrado della batteria.

Cosa ci dicono 6.000 batterie per veicoli elettrici sulla salute delle batterie dei veicoli elettrici

In un altro studio, Geotab, una società di gestione della flotta, ha raccolto dati sulla salute della batteria da 6.000 veicoli elettrici e ha concluso che la ricarica rapida aumenta la velocità con cui una batteria si degrada. Questo studio, proprio come molti altri, ha dimostrato che la ricarica rapida ha aumentato la velocità con cui gli ioni di litio batteria nel tuo veicolo si degrada e ha evidenziato il ruolo vitale del BMS nel mantenere il degrado basso possibile.

La ricarica rapida CC è dannosa per il tuo veicolo elettrico?

La batteria del tuo veicolo elettrico è destinata a perdere capacità con il passare del tempo. Detto questo, la velocità con cui si verifica questo degrado dipende da diversi fattori e la ricarica rapida è sicuramente un fattore che può accelerarlo.

Un'altra cosa da notare è che l'uso della ricarica rapida con moderazione non ridurrà la portata del tuo batteria in modo estensivo e puoi usarla durante lunghi viaggi su strada per ridurre il tempo necessario per ricaricare il tuo veicolo.