Wielu kierowców nadal nie ma przekonania do samochodów elektrycznych, głównie ze względu na ich zasięgi. W praktyce udowodniono jednak, że baterie do samochodów elektrycznych pozwalają przejechać dużo więcej kilometrów, niż szacowano. Stosowane przez producentów technologie i materiały pozwalają zapewnić idealne warunki do pracy akumulatora i przedłużyć jego żywotność.
Najczęstsze wątpliwości związane z technologią samochodów elektrycznych dotyczą kwestii czysto eksploatacyjnych. Stosowane w nich baterie litowo-jonowe mają bowiem określoną pojemność, która wraz z upływem czasu i kolejnymi cyklami ładowania stopniowo spada. Wiąże się to z koniecznością coraz częstszego podłączania samochodu do ładowarki, a finalnie wymianą baterii, która jest dość kosztowna. Doświadczenia z użytkowania samochodów elektrycznych m.in. w Stanach Zjednoczonych czy Europie pokazują jednak, że żywotność akumulatora samochodowego przekroczyła oczekiwania producentów oraz samych użytkowników. I choć samochody elektryczne nie dorównują pojazdom z silnikiem spalinowym pod względem zasięgów, ich sprzedaż rośnie z roku na rok.
Producenci pojazdów i dostawcy technologii pracują ponadto nad nowymi rozwiązaniami konstrukcyjnymi i materiałowymi, które mają zapewnić optymalne warunki pracy baterii, a tym samym przedłużyć ich cykl życia. Knauf Industries Automotive także dołączyło do tego wyścigu, wprowadzając samochodowy zestaw akumulatorowy, który obejmuje komponenty izolacyjne z innowacyjnego spienionego tworzywa EPP.
Ile wytrzymuje akumulator w samochodzie elektrycznym?
Ile wytrzymuje akumulator w samochodzie elektrycznym? O krótkim życiu akumulatorów do samochodów elektrycznych przez długi czas krążyło wiele mitów, opartych na doświadczeniach z użytkowania popularnych baterii litowo-jonowych w smartfonach i laptopach. Powszechnie wiadomo, że każdy cykl ładowania zmniejsza pojemność baterii, czyli ilość gromadzonej w niej energii do zasilania urządzenia. Dziś samochody elektryczne są już użytkowane na tyle długo, że można przytoczyć realne dane na temat trwałości stosowanych w nich baterii. Na przykład organizacja Plug In America przetestowała Teslę S i okazało się, że po przejechaniu pierwszych 80 000 km ogniwa tracą około 5% pojemności. Później spadek fabrycznych parametrów jest znacznie wolniejszy. Sam producent daje 8 lat gwarancji na stosowane ogniwa, a ich żywotność szacuje na 500 000 – 800 000 km. Renault i Hyundai oferują taką samą gwarancję, jednak w tych przypadkach limity przejechanych kilometrów są nieco niższe, bo wynoszą one odpowiednio 160 000 km i 200 000 km.
W większości przypadków bateria podlega wymianie gwarancyjnej, jeśli jej pojemność spadnie poniżej 60-70% pierwotnej wartości. Warto zwrócić uwagę, że przeciętny europejski kierowca przejeżdża średnio około 37 km dziennie, co daje około 12-14 lat bezstresowego użytkowania przypadku Renault i Hyundai, a w przypadku Tesli – nawet do 60 lat! W praktyce po Europie i Stanach Zjednoczonych jeżdżą samochody elektryczne, które przekroczyły już barierę nawet pół miliona pokonanych kilometrów, a pojemność stosowanych w nich baterii nie spadła poniżej 80%. Żywotność ogniw można dodatkowo przedłużyć, poprzez odpowiednią eksploatację i zapewnienie jej odpowiednich warunków pracy.
Zobacz też: Produkcja baterii do samochodów elektrycznych rośnie w ekspresowym tempie
Od czego zależy żywotność akumulatora samochodowego?
Trwałość akumulatora zależy od jego konstrukcji i warunków eksploatacji. Największym wrogiem baterii litowo-jonowych są zwłaszcza upały, w których dochodzi do ich przegrzewania się i wyraźnego spadku pojemności. Taki problem występował zwłaszcza w pierwszych modelach samochodów elektrycznych z pasywnym układem chłodzenia powietrzem. Obecnie zespoły baterii są najczęściej wyposażane w aktywne układy chłodzenia i ogrzewania z wykorzystaniem cieczy. Dodatkowo komputer sterujący dystrybucją energii elektrycznej dba o to, by bateria do samochodu elektrycznego pracowała w optymalnych zakresach naładowania, które mieszczą się w przedziale 20-80%. Na żywotność baterii negatywnie wpływają także długie okresy przestoju, w których nie są one ładowane, a także szybkie ładowanie, co potwierdzają doświadczenia europejskich i amerykańskich taksówkarzy. Warto również pamiętać, że bateria jest narażona na różnego rodzaju wstrząsy i wibracje, które w najgorszym wypadku mogą doprowadzić do jej uszkodzenia. Dlatego tak wiele zależy również od konstrukcji baterii, a zwłaszcza materiałów do jej izolacji.
Dlaczego warto stosować systemy izolujące baterie do samochodów elektrycznych?
Każde ładowanie prowadzi do zmiany chemicznej, która może objawiać się zwiększeniem wymiarów ogniw, a nawet deformacją akumulatora do samochodu elektrycznego. Może to generować problemy ze skuteczną regulacją temperatury, jej wzrostem i przenikaniem do sąsiednich ogniw. Dlatego tak istotna jest odpowiednia izolacja celi akumulatorowych. Właściwie dobrane materiały z jednej strony odseparują je pod względem termicznym i elektrycznym, a z drugiej – ochronią ogniwa i połączenia elektryczne przed odkształceniami czy uszkodzeniami mechanicznymi w trudnych warunkach użytkowania. Bardzo skutecznym materiałem używanym w budowie akumulatora do auta elektrycznego okazały się produkowane przez firmę Knauf Industries pianki ze spienionego polipropylenu (EPP), które znajdują szerokie zastosowanie w produkcji części do samochodów. Zapewniają one zarówno skuteczną izolację termiczną, jak i elektryczną. Są bardzo odporne na działanie wysokich temperatur, jakie mogą wystąpić w trakcie szybkiego ładowania, gdyż spełniają wymogi normy UL94. Ich dodatkową zaletą, którą bardzo ceni sobie branża automotive, jest ponadto niewielka waga, która pozwala na „odchudzenie” konstrukcji baterii samochodowej, a dzięki temu zmniejszenie masy rzeczywistej pojazdów elektrycznych, co przekłada się także na zwiększenie ich zasięgów.
Czytaj także: Wpływ pandemii koronawirusa (COVID-19) na rynek samochodów elektrycznych i autonomicznych.
Jakie są rodzaje izolacji baterii samochodowych z EPP?
Jednym z rodzajów izolacji z pianek EPP są separatory cel akumulatorowych, które nie tylko absorbują uderzenia i tłumią wstrząsy, lecz także zapobiegają odkształceniom ogniw na skutek zmian chemicznych. Spieniony polipropylen znajduje w tym przypadku doskonałe zastosowanie, gdyż nie ulega trwałym odkształceniom i wraca do pierwotnego kształtu. Jest doskonałym izolatorem termicznym, dzięki czemu zapobiega przechodzeniu temperatur pomiędzy poszczególnymi komponentami akumulatora do auta elektrycznego, zapewniając równomierną dystrybucję temperatury. Komponenty produkowane z tego materiału posiadają ponadto wysoką wartość napięcia przebicia i zapobiegają niekontrolowanym zwarciom pomiędzy poszczególnymi celami akumulatora. Z tego też powodu spieniony polipropylen sprawdza się także w produkcji elementów pełniących funkcję szyny mocującej przewody.
Pianki z EPP są bardzo elastyczne, odporne na łamanie i kruszenie się, dlatego zapewniają pewne mocowanie okablowania. Zamocowania ze spienionego tworzywa znacznie ułatwiają proces prowadzenia połączeń elektrycznych, eliminując potrzebę stosowania np. łączeń śrubowych. Poszczególne komponenty są łączone łatwo i szybko na zatrzask. Tego typu nowe rozwiązania materiałowe mają szansę zrewolucjonizować branżę elektromobilności. Zwiększają one żywotność i trwałość baterii do samochodu elektrycznego, przy jednoczesnym podniesieniu bezpieczeństwa jej eksploatacji, co będzie miało niebanalny wpływ na jeszcze większą popularyzację technologii EV już w niedalekiej przyszłości.