Ny forskning: Elbilsbatterier håller oväntat länge

En av de viktigaste komponenterna i de moderna elbilarna är batterierna. Det gäller dels räckvidden så klart men dels också hur länge batterierna håller när de väl används. En ny studie visar att batterierna kan hålla betydligt längre än vad man tidigare trott.

Studien, som nyligen presenterades av ett amerikanskt universitet, utmanar tidigare antaganden.

"Vi har tidigare inte testat elbilsbatterier på rätt sätt. Det överraskade oss att upptäcka att verklig körning – med frekventa accelerationer, regenerativ bromsning och långa perioder av inaktivitet – hjälper batterierna att hålla längre," säger Simona Onori som är docent i energivetenskap och teknik vid Stanford Doerr School of Sustainability.

I undersökningen så testade forskarna fyra olika sätt som efterliknar verklig körning.

• Konstant urladdning – där batteriet töms helt och sedan laddas fullt igen.
• Periodiska cykler – där testerna också inkluderade simuleringar av acceleration och inbromsning.
• Syntetiska profiler – baserade på verkliga data från körning i stad och på motorväg.
• Riktiga körprofiler – direkt hämtade från verkliga körförhållanden i två olika städer.

Sammanlagt testades 92 kommersiella litiumjonbatterier under två års tid. Resultaten visade att ju mer realistiskt batterierna användes, desto längre höll de. Under hela testperioden mättes batteriernas skick med jämna mellanrum för att följa åldrandet. Resultaten visade att mer realistiska, dynamiska körmönster förlängde batteriernas livslängd med upp till 38 procent jämfört med konstant urladdning.

Överraskande fynd

Ett överraskande fynd var att korta, kraftiga accelerationer kan minska batteriets åldrande, vilket går tvärt emot tidigare antaganden om att sådan belastning skulle vara skadlig för batterierna. Med andra ord kan det faktiskt gynna batteriet i din bil att trycka till på gaspedalen när trafikljuset slår om till grönt.

Dessutom kan korta stopp, till exempel vid affären, och perioder då bilen inte används också ha en positiv effekt på batteriet.

Två typer av batteriåldrande

Studien identifierade två huvudsakliga sätt som batterier åldras på: cykelåldrande och tidsåldrande.

Cykelåldrande innebär att batterier gradvis förlorar kapacitet och prestanda på grund av upprepade laddnings- och urladdningscykler. Det orsakas av kemiska förändringar och materialutmattning inuti batteriet, vilket leder till minskad energilagringsförmåga och kortare livslängd. Djupa urladdningar, snabbladdning och höga temperaturer kan påskynda denna åldringsprocess.

Tidsåldrande innebär att ett batteri försämras över tid när det står oanvänt, oavsett om det används eller inte. Detta sker på grund av kemiska reaktioner inom batteriet, exempelvis nedbrytning av elektrolyten eller andra komponenter, som inte är beroende av laddning eller urladdning.

Till skillnad från cykelåldrande, som orsakas av upprepad användning, sker tidsåldrande när batteriet förblir inaktivt under längre perioder. Faktorer som batteriets laddningsnivå, temperatur och hur länge det lämnas orört kan påverka den senare processen. I det verkliga livet - åtminstone för privatförare - så är det tidsåldrande som framförallt påverkat hur länge batteriet håller.

Bättre mjukvara kan hjälpa

Forskarna föreslår att biltillverkare kan uppdatera mjukvaran för batterihantering baserat på forskningens resultat. Detta skulle kunna maximera batteriets livslängd och minska behovet av att byta ut dyra batteripaket.

Studien, som publicerades i tidskriften Stanford Report, visar också att resultaten kan ha tillämpningar utöver elbilar, till exempel inom energilagring och material som används i solceller.