อายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าใช้ได้นานเท่าใด

ผู้ที่ซื้อหรือวางแผนที่จะซื้อรถยนต์ไฟฟ้ามีคำถามที่พบบ่อย: แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีอายุการใช้งานนานเท่าใด เปลี่ยนแบตเตอรี่แพงไหม จะยืดอายุแบตเตอรี่ได้อย่างไร แท้จริงแล้ว ส่วนประกอบหลักของรถยนต์ไฟฟ้าคือแบตเตอรี่ ซึ่งคิดเป็นสัดส่วนที่มากของต้นทุนของรถยนต์ทั้งคัน อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าจะลดลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้หลังจากขับรถเป็นเวลาหลายปี บทความนี้จะแนะนำอายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า กลไกการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ และวิธีการใช้แบตเตอรี่รถยนต์อย่างถูกต้อง

อายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

ภายใต้การใช้งานปกติ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าจำนวนรอบการชาร์จประมาณ 2,000-4,000 ครั้ง และรถยนต์ไฟฟ้าในตลาดโดยทั่วไปจะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาคสองประเภทและแบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต อายุการใช้งานยังสัมพันธ์กับระยะเวลาการใช้งานและอุณหภูมิอีกด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตสามารถหมุนเวียนได้ประมาณ 4,000 ครั้ง แบตเตอรี่ลิเธียมแบบ ternary มีที่เก็บพลังงานที่ใหญ่ขึ้น ที่เก็บพลังงานที่แรงขึ้น ประสิทธิภาพลดลงในฤดูหนาว และวงจรแบตเตอรี่สามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 2,000 ครั้ง

กลไกการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า

โดยทั่วไป การสูญเสียความจุจะลดระยะการขับขี่ของรถ ในขณะที่การเพิ่มความต้านทานภายในจะลดกำลังที่มีอยู่ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่สามารถลดลงได้โดยการสะสมของกระแสหมุนเวียน (เรียกว่า อายุการใช้งานของวงจร) หรือเพียงแค่ระยะเวลาที่ผ่านไป (เรียกว่า อายุการใช้งานตามปฏิทิน) การเสื่อมสภาพอาจเกิดจากกลไกการย่อยสลายที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับเอกลักษณ์ทางเคมีและสถานการณ์การจัดการ

①การเติบโตของชั้น SEI

อนุภาคของอิเล็กโทรดจะก่อตัวเป็นฟิล์มพื้นผิวเมื่อสัมผัสกับอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งเรียกว่าฟิล์ม SEI ฟิล์ม SEI ก่อตัวขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาข้างเคียงระหว่างวัสดุอิเล็กโทรดที่ใช้งานกับตัวทำละลายอิเล็กโทรไลต์ ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยาข้างเคียงนี้ประกอบด้วยลิเธียม โดยพื้นฐานแล้วเข้าใจว่าลิเธียมหมุนเวียนไปมาระหว่างอิเล็กโทรดติดอยู่ในชั้น SEI ดังนั้นการเติบโตของ SEI จึงนำไปสู่การสูญเสียลิเธียมที่หมุนเวียนได้ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียความจุของเซลล์ ผลกระทบอีกประการหนึ่งของการเติบโตของ SEI คือการเพิ่มความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ เนื่องจากชั้น SEI เป็นอุปสรรคต่อการขนส่งลิเธียมบนพื้นผิวอิเล็กโทรด เนื่องจากขั้วลบมีศักยภาพต่ำ การเจริญเติบโตของ SEI ส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ขั้วลบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานะที่มีค่า SOC สูง และ SEI ยังสามารถเติบโตที่ขั้วบวก นอกจากนี้ ที่อุณหภูมิสูง ค่าคงที่ของอัตราสำหรับปฏิกิริยาข้างเคียงจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ (เรียกว่าความสัมพันธ์แบบอาร์เรเนียส)

②สารออกฤทธิ์ละลาย

การละลายของสปีชีส์ที่ออกฤทธิ์เป็นกลไกการย่อยสลายที่โดดเด่นสำหรับวัสดุออกฤทธิ์ของอิเล็กโทรดบางชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับอิเล็กโทรดสปิเนล Mn2O4(LMO) แมงกานีสในอิเล็กโทรด LMO สามารถละลายในอิเล็กโทรไลต์ได้ ซึ่งช่วยลดตำแหน่งของลิเธียมแทรกซ้อนและลดความจุของแบตเตอรี่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นว่า Mn+ ที่ละลายน้ำสามารถแทนที่ Li โดยเร่งการเติบโตของ SEI หรืออินเทอร์คาเลชันเป็นกราไฟต์ ทำให้เกิดการสูญเสียความจุเพิ่มเติมที่ขั้วบวก

③การชุบลิเธียม

การชุบ Li หรือการสะสมตัวที่ขั้วบวกสามารถเกิดขึ้นได้เมื่อสารละลายที่เป็นของแข็งตกตะกอนจากอิเล็กโทรไลต์เหลวลงบนพื้นผิวอิเล็กโทรด ซึ่งส่งผลให้สูญเสียลิเธียมที่หมุนเวียนได้และทำให้ความจุลดลง หากศักย์ไฟฟ้าลบต่ำกว่า 0v (เทียบกับ Li บริสุทธิ์) จะเกิดการชุบลิเธียม ซึ่งจุดนั้นการตกตะกอนของลิเธียมจะอยู่ในเกณฑ์ดี แม้ว่าโดยปกติแล้วจะไม่ถึงเกณฑ์ 0v ในการทำงานปกติ แต่ก็สามารถเข้าถึงได้แม้ที่ SOC สูง ในการทำงานที่อุณหภูมิต่ำ โดยสรุป สำหรับเคมี Li-ion ที่พบมากที่สุด กลไกการแก่ตัวหลักของแอโนดคือการก่อตัว/การเจริญเติบโตของ SEI และการชุบ Li ในขณะที่การแก่ตัวของแคโทดส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสียสปีชีส์ที่ใช้งานอยู่ (การละลายหรือการแตกร้าว) ความล้มเหลวของแบตเตอรี่ลิเธียมจากลักษณะของตัวสะสมกระแส ขั้วบวกและขั้วลบ และตัวคั่น สามารถสรุปได้ดังนี้ ความล้มเหลวของวัสดุอิเล็กโทรดที่เป็นบวก: ความล้มเหลวของโครงสร้างส่วนใหญ่ เช่น การก่อตัวของฟิล์ม SEI ในปฏิกิริยาเคมี การปิดกั้นรูขุมขนของอิเล็กโทรด ส่งผลให้เกิดการขยายตัวของอิเล็กโทรด ความผิดปกติของวัสดุ และการแตกของอนุภาค ความล้มเหลวของวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบ: วัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบของแบตเตอรี่ลิเธียมมักจะเป็นกราไฟต์ และปรากฏการณ์ความล้มเหลวมักเกิดขึ้นบนพื้นผิวของกราไฟต์ ซึ่งเกิดจากฟิล์มส่วนต่อประสานอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีกับอิเล็กโทรไลต์ จำนวนลิเธียมไอออนในแบตเตอรี่จะลดลงเมื่อฟิล์มนี้โตขึ้น ส่งผลให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลง ความล้มเหลวของอิเล็กโทรไลต์: อิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักเป็น LiPF6 สารละลายที่ละลายน้ำได้นี้มีแนวโน้มที่จะสลายตัวภายใต้สภาวะต่างๆ และขาดความเสถียร ซึ่งจะนำไปสู่การลดลงของปริมาณ Li+ ในแบตเตอรี่ องค์ประกอบทางเคมีนี้ยังทำปฏิกิริยาทางเคมีกับน้ำเพื่อผลิตกรดไฮโดรฟลูออริก ซึ่งทำให้เกิดการกัดกร่อนภายในแบตเตอรี่ ความแน่นของอากาศไม่ดีทำให้อิเล็กโทรไลต์เสื่อมสภาพ การเปลี่ยนแปลงความหนืดและสีของอิเล็กโทรไลต์ และประสิทธิภาพการขนส่งไอออนลดลงอย่างมาก ความล้มเหลวของตัวเก็บประจุปัจจุบัน: สาเหตุหลักมาจากการกัดกร่อนของสารเคมีและการยึดเกาะที่ลดลง กรด HF ที่เกิดจากปฏิกิริยาของ LiPF6 และ H2O ในอิเล็กโทรไลต์จะทำปฏิกิริยากับตัวเก็บกระแสเพื่อสร้างสารประกอบ ซึ่งจะลดการนำไฟฟ้าของตัวเก็บกระแสและเพิ่มความต้านทานภายในของตัวเก็บกระแส ในระหว่างประจุไฟฟ้าและคายประจุแบบวัฏจักร ฟอยล์ทองแดงของตัวเก็บกระแสไฟฟ้าจะละลายที่ศักย์ไฟฟ้าต่ำและปกคลุมพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าบวก ซึ่งมักเรียกกันว่า “การตกตะกอนของทองแดง” โหมดความล้มเหลวอีกรูปแบบหนึ่งคือการยึดเกาะของวัสดุที่ใช้งานกับตัวสะสมกระแสไฟฟ้าจะลดลง และวัสดุที่ใช้งานอยู่จะหลุดออกได้ง่าย ดังนั้นพลังงานจึงไม่สามารถส่งออกได้

หลีกเลี่ยงการใช้ในทางที่ผิดและปรับปรุงอายุแบตเตอรี่

●ใช้การชาร์จอย่างรวดเร็วทุกครั้ง ปัจจุบัน รถยนต์ไฟฟ้าจำนวนมากมีทั้งการชาร์จแบบเร็วและการชาร์จแบบช้า ลองใช้การชาร์จแบบช้าเมื่อคุณไม่รีบร้อน การชาร์จกระแสคงที่แบบช้าๆ เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการยืดอายุแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ซื้อใหม่และรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ได้ขับเคลื่อนเป็นเวลานาน ควรใช้โหมดกระแสไฟต่ำและโหมดการชาร์จช้าในตอนเริ่มต้น ● รอจนกระทั่งแบตเตอรี่หมดก่อนทำการชาร์จ หากคุณต้องการยืดอายุแบตเตอรี่ให้พยายามอย่ารอจนกว่าพลังงานจะเหลือน้อยกว่า 20% ก่อนชาร์จ พยายามควบคุมพลังงานให้อยู่ระหว่าง 25% ถึง 75% เพื่อลดการลดทอนของแบตเตอรี่ อายุการใช้งานแบตเตอรี่สัมพันธ์กับจำนวนรอบ โดยตั้งแต่ 0 ถึงชาร์จเต็มคือหนึ่งครั้ง หากชาร์จเต็มตั้งแต่ 50% จะนับเป็นหนึ่งรอบหลังจากชาร์จสองครั้ง ● เหยียบคันเร่ง รถยนต์ไฟฟ้าเร่งความเร็วเร็วมาก และบ่อยครั้งที่เหยียบเร็วเกินไปจะส่งผลให้อัตราการคายประจุสูงขึ้นและทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง ขอแนะนำให้เร่งความเร็วอย่างช้าๆ ● วิ่งบนการขาดพลังงาน เมื่อแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าหมด บางครั้งคุณรอนานกว่าสิบหรือยี่สิบนาที และดูเหมือนว่าจะสามารถขับไปข้างหน้าได้ระยะหนึ่ง ความจริงแล้วสิ่งนี้เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่มาก ก่อนขับรถ คุณต้องพิจารณาให้ดีว่าแบตเตอรี่เพียงพอหรือไม่ เช่น การเปิดแอร์และฟังเพลงในรถจะกินไฟและทำให้ระยะทางวิ่งสั้นลงด้วย ดังนั้น จำเป็นต้องคำนวณอย่างคร่าว ๆ ว่าไฟฟ้าเพียงพอหรือไม่ ●จอดรถนานโดยไม่ชาร์จ หลายคนอาจใช้รถไม่บ่อยนักและรถจะไม่ได้ขับเป็นเวลาหลายเดือน ในกรณีนี้ แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่เป็นประจำด้วย ●อย่าใส่ใจกับอุณหภูมิ อุณหภูมิยังส่งผลอย่างมากต่อแบตเตอรี่ โปรดอย่าขับหรือชาร์จแบตเตอรี่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 60°C หากอุณหภูมิสูงเกินไป จะส่งผลต่อการกระจายความร้อนของแบตเตอรี่ และในกรณีที่รุนแรง จะระเบิดและเกิดไฟไหม้ อย่าชาร์จรถยนต์พลังงานใหม่เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่า -5°C แบตเตอรี่จะป้องกันตัวเองหากอุณหภูมิต่ำเกินไป ผู้ที่อาศัยอยู่ในที่เย็นกว่าควรซื้อรถยนต์พลังงานใหม่ที่มีระบบทำความร้อนแบตเตอรี่ ● ให้ชาร์จโดยไม่ตรวจสอบเวลา การควบคุมเวลาในการชาร์จยังมีบทบาทสำคัญในการรักษาแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า หลายคนลืมเวลาทันทีที่พวกเขาชาร์จ ซึ่งอาจนำไปสู่การใช้ไฟฟ้ามากเกินไป และการชาร์จมากเกินไปเป็นเวลานานจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลดลงด้วย ●นิสัยการใช้รถที่ไม่ดี แม้ว่าแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าจะกันน้ำได้ แต่พยายามหลีกเลี่ยงการไปยังสถานที่ที่มีน้ำค่อนข้างลึก เก็บให้ห่างจากวัตถุไวไฟและวัตถุระเบิดรอบๆ ที่ชาร์จ อย่าชาร์จแบตเตอรี่ด้วยสายชาร์จที่ไม่ตรงกัน

วิธีใหม่ในการยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าอย่างไม่มีกำหนด -สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่

ปัจจุบันโหมดการเปลี่ยนแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าค่อยๆ ปรากฏสู่สายตาผู้คน สถานีแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นสถานที่ให้บริการแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อให้ได้แบตเตอรี่ที่มีพลังงานเพียงพอผ่านบริการแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่เพื่อขับเคลื่อนไฟฟ้าต่อไป สถานีแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่สามารถให้บริการแลกเปลี่ยนแบตเตอรี่ บริการและการบำรุงรักษาและตรวจสอบแบตเตอรี่อย่างสม่ำเสมอเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ที่ผู้ใช้เปลี่ยนนั้นมีคุณภาพสูงและไม่ทำลาย การเปลี่ยนสถานีไม่เพียงให้แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มแก่ผู้ใช้แบบเรียลไทม์เท่านั้น แต่ยังเป็นวิธีการใหม่ที่สามารถยืดอายุแบตเตอรี่ของรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างไม่มีกำหนด เนื้อหาข้างต้นอธิบายถึงอายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า แบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้ามีอายุการใช้งานที่จำกัด หากคุณต้องการให้แบตเตอรี่รถยนต์มีอายุช้าลงและมีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น คุณต้องใส่ใจกับวิธีการใช้ที่ถูกต้องเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายอันเนื่องมาจาก ผิดวิธีทำให้แบตเตอรี่เสื่อมสภาพเร็วขึ้น พร้อมกันนี้ คุณยังสามารถพิจารณาใช้สถานีพลังงานซึ่งสามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพและรับประกันการเดินทางโดยไร้กังวล