مشحونة لعقود

ت دي تي | وكالات

بطاريات السيارات الكهربائية تعمر أطول مما تعتقد

هناك نقاش مستمر حول طول عمر بطاريات الليثيوم أيون في السيارات الكهربائية وسلوك تدهورها، مع وجود مفاهيم خاطئة تشير غالباً إلى أنها تتدهور بشكل كبير في غضون سنوات قليلة. ومع ذلك، توفر دراسات القياس عن بعد واسعة النطاق الأخيرة وضوحاً قائماً على البيانات حول اتجاهات التدهور الفعلية.

وفقاً لشركة "جيوتاب" (Geotab)، التي حللت بيانات الأداء لأكثر من 10,000 سيارة كهربائية من مختلف الشركات المصنعة للمعدات الأصلية، تظهر معظم بطاريات السيارات الكهربائية معدل تدهور متوسط يبلغ حوالي 1.8% سنوياً. وهذا يعني أنه بعد 20 عاماً، وفي ظل ظروف التشغيل العادية، قد تحتفظ البطارية بحوالي 64% من سعتها الأصلية القابلة للاستخدام، بافتراض عدم حدوث أعطال كارثية.

هذا العمر الافتراضي المقدر بـ 20 عاماً يتجاوز بشكل ملحوظ متوسط فترة ملكية المركبات في أمريكا الشمالية (حوالي 14 عاماً)، مما يشير إلى أن طول عمر البطارية من غير المرجح أن يكون عاملاً مقيداً في العمر الافتراضي لمعظم السيارات الكهربائية.

معدلات الفشل والبنية

في حين أن المخاوف بشأن أعطال حزم البطاريات ذات الجهد العالي مبررة، تظهر الأدلة التجريبية أن السيارات الكهربائية الحديثة (طرازات ما بعد عام 2013) تظهر معدل فشل في البطارية أقل من 0.5%، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى أنظمة إدارة البطارية (BMS) القوية وتحمل الأخطاء على مستوى الخلايا.

التدهور الحراري والحساسية المناخية

يتأثر تدهور البطارية بقوة بملفات تعريف درجة الحرارة المحيطة. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تسريع تحلل الإلكتروليت ونمو واجهة الإلكتروليت الصلبة (SEI)، خاصة أثناء الشحن. ومع ذلك، تدمج السيارات الكهربائية المعاصرة أنظمة إدارة حرارية نشطة، بما في ذلك حلقات التبريد السائل والمضخات الحرارية، التي تحافظ على درجات حرارة الحزمة ضمن نطاقات التشغيل المثلى (عادةً 20-40 درجة مئوية).

لا يزال يُنصح المستخدمون في المناخات الحارة بتجنب التعرض الطويل لأشعة الشمس المباشرة، خاصة أثناء الشحن السريع بالتيار المستمر، حيث يمكن أن يؤدي التراكم الحراري إلى زيادة معدلات التدهور. يؤدي الشحن السريع إلى كثافات تيار أعلى، مما يرفع درجات حرارة الخلايا ويحتمل أن يتسبب في ترسب الليثيوم أثناء الشحن بنسبة حالة شحن عالية.

نطاق حالة الشحن (SOC) والكيمياء

يمكن أيضاً تحسين عمر البطارية من خلال إدارة عمق التفريغ (DoD):

• بالنسبة للكيمياء الغنية بالنيكل مثل NMC (نيكل-منغنيز-كوبالت) أو NCA (نيكل-كوبالت-ألومنيوم)، فإن الحفاظ على حالة شحن بين 20% و80% مفيد. هذه الكيمياء أكثر حساسية للجهود العالية وظروف الشحن الكامل.

• كيمياء LFP (ليثيوم حديد فوسفات) أكثر استقراراً حرارياً وأكثر تحملاً للدورات الكاملة، لكن النتائج الأخيرة تشير إلى أن الشحن المستمر إلى 100% قد يظل يقلل بشكل طفيف من عمر الدورة، خاصة في ظل درجات الحرارة المرتفعة أو معدلات الشحن العالية.

الخلاصة

في الاستخدام الواقعي، تم تصميم حزم بطاريات السيارات الكهربائية الحديثة لتدوم أطول من المركبات نفسها، بشرط اتباع ممارسات حرارية وشحن مناسبة. يضمن التقارب بين كيمياء الخلايا الأفضل، والإدارة الحرارية، وخوارزميات نظام إدارة البطارية بقاء التدهور ضمن حدود يمكن التنبؤ بها، مما يجعل استبدال البطارية أمراً غير مطروح لغالبية المستخدمين النهائيين على مدار العمر الافتراضي المعتاد للمركبة.