Elektrikli araç pilleri gerçek dünyada laboratuvar testlerinde bulunan rakamdan neredeyse yüzde 40 daha uzun süre dayanabilir

Elektrikli araç pilleri gerçek dünyada laboratuvar testlerinde bulunan rakamdan neredeyse yüzde 40 daha uzun süre dayanabilir

"Laboratuvar koşullarında test edildi" ifadesini gördüğümüzde, genellikle gerçek dünya koşullarının bir ürünün daha hızlı bozulmasına yol açacağını varsayarız.

Ancak Stanford Üniversitesi'nden uzmanlar, elektrikli araç (EV) pilleri için bunun tam tersinin geçerli olduğunu buldu. Yeni araştırmaları, geleneksel laboratuvar testlerinin daha hızlı bozulmaya yol açtığını, gerçek dünya kullanımının ise önemli ölçüde daha fazla pil ömrü sağladığını ve tüm EV'nin ömrünü uzattığını gösteriyor. Araştırmacılar, dur-kalk sürüş şeklimizin ve pilin gücü boşaltma hızının değişken olmasının pil ömrünü geleneksel testlere kıyasla %38'e kadar uzattığını buldu.

Bu, EV sürücüleri ve ulaşımı elektriklendirme çabaları için iyi bir haber. Araştırmacılar, bu ekstra pil ömrünün, pil değişimine ihtiyaç duymadan bir EV'nin 300.000 kilometreden fazla yol kat edebileceği anlamına geleceğini söylüyor.

Daha uzun ömürlü piller, EV sahipliğinin toplam maliyetini düşürecek ve her pilden daha fazla yararlanarak çevreye fayda sağlayacaktır.

Pil bozulmasını genellikle nasıl test ediyoruz?

Lityum iyon gibi yaygın pil kimyaları zamanla bozulur. Lityum iyonları elektrot boyunca ileri geri hareket ettikçe, bazıları yön değiştirir veya sıkışır. Piller yaşlandıkça, o kadar fazla şarj tutmazlar.

Peki bunu nasıl ölçersiniz?

Bir EV pili yaptığınızda, piyasaya sürülmeden önce 20 yıl boyunca ömrünü test etmek istemezsiniz. Pilleri daha hızlı test etmek için, araştırmacılar pil bozulma oranlarını sabit bir pil deşarj oranı kullanarak tahmin etme eğilimindeydiler. EV pil bozulması çalışmaları normalde kontrollü koşullar altında laboratuvar ortamında yapılır.

Laboratuvarda, araştırmacılar pili hızla tekrarlanan şarj-deşarj döngülerine tabi tutar. Güç sabit bir oranda deşarj edilir. Kapasitedeki kademeli düşüşü gözlemlemek bize zaman içindeki bozulma seviyelerini verir. "On yıl içinde %80 kapasiteyi korur" gibi tahminleri bu şekilde elde ederiz.

Ancak bu yöntem yaygın olarak kullanılsa da, sınırlamaları vardır. Gücü sabit bir oranda deşarj etmek gerçekte sürüş şeklimiz değildir. Otoyola girmek için hızlanabiliriz, dur-kalk trafiğinde hızlanıp fren yapmak için çok zaman harcayabiliriz veya birkaç mağazaya hızlıca gidebiliriz. Ayrıca, çoğu zaman pil kullanılmıyor. Pilin sürekli boşalması yerine, bir karışım.

Stanford araştırmacılarının yaptığı şey, EV pillerini gerçekçi yollarla test etmek ve gerçekte sürüş şeklimizi taklit etmek. Buna "dinamik döngü testi" denir.

Gerçek dünya kullanımını taklit etme

Gerçek dünya kullanımını ve sürüş modellerini taklit etmek için, Stanford ekibi EV pilleri için farklı deşarj modelleri tasarladı, bazıları gerçek sürüş verilerine dayanıyordu. Araştırmacılar daha sonra farklı profillerde iki yıldan uzun süre boyunca 92 ticari lityum iyon pili test etti.

Sonuçlar, gerçek yaşam senaryoları kullanılarak test edilen pillerin beklenenden önemli ölçüde daha yavaş bozulduğunu ve laboratuvar koşullarında test edilenlerden daha yüksek pil beklentisine sahip olduğunu gösterdi. Daha da iyisi, pil kullanımı ne kadar gerçekçi olursa, pil o kadar yavaş bozuluyordu.

Pil araştırmacıları uzun zamandır hızlı ivmelenmenin pil ömrü için kötü olduğunu varsaydılar. Ancak durum böyle değil. Kısa ivmelenme ve rejeneratif frenleme (EV'lerin frenleme sırasında pillerini şarj ettiği yer) aslında daha yavaş pil bozulma oranlarıyla ilişkilendirildi.

Bu pratikte destekleniyor mu?

Diğer bazı yakın tarihli çalışmalar, ticari araçlar da dahil olmak üzere çalışır durumdaki EV'lerden alınan verileri kullanarak pillerin pratikte nasıl performans gösterdiğine baktı. Bu çalışmalar ayrıca gerçek dünya kullanımı ile daha düşük pil bozulma oranları arasında korelasyonlar buldu.

GEOTAB araştırmacılarının 2024 tarihli bir raporunda, 10.000 EV'den veri almak için telematik uzaktan izleme kullanıldı. Çalışma, gelişmiş pil teknolojisinin daha yavaş bozulmaya yol açtığını buldu. Yeni EV'ler her yıl sağlıklarının yaklaşık %1,8'ini kaybederler; bu, 2019'daki %2,3'lük bozulma oranına kıyasla keskin bir düşüştür.

Kullanım kalıpları dışında pil ömrünü etkileyen birkaç faktör daha vardır. Bunlardan biri dikkate değerdir; yüksek kullanım oranına sahip araçlarda DC hızlı şarj cihazlarının sık kullanımı, daha hızlı pil bozulmasıyla bağlantılıdır. Etki, sıcak iklimlerde daha belirgindir. Buna karşılık, daha yavaş "seviye 2" şarj, pil ömrü için daha iyidir. Genel olarak, araştırmacılar pil ömrünü uzatmanın en iyi yolunun şarjı %20 ile %80 arasında tutmak, aşırı sıcaklıklara maruziyeti azaltmak ve hızlı şarjı sınırlamak olduğunu buldular.

2024 tarihli başka bir raporda, 3-5 yıl boyunca yoğun olarak kullanılan 7.000 EV'nin pilleri analiz edildi. Raporda, beklenenden daha düşük bozulma oranları bulundu.

Bu rapor, çoğu pilin, araçları 200.000 km'den fazla hareket ettirdikten sonra bile hala iyi kapasiteye (yüzde 80'den fazla) sahip olduğunu buldu. Kullanım kalıpları, hücre kimyasındaki gelişmeler ve optimize edilmiş pil yönetimi gibi faktörlerin de pil yaşlanmasını etkilediği bulundu.

Bu, EV geçişi için ne anlama geliyor?

Bu sonuçlar, EV sahiplerinin birkaç yıl daha pahalı pil paketlerini değiştirmelerine gerek kalmayabileceğini gösteriyor. Bir EV'nin ömrü boyunca bu, daha düşük işletme maliyetleri anlamına geliyor.

Bulgular filo operatörleri için de cesaret verici. Yüksek kilometreli ticari EV'lerdeki piller, yoğun kullanımdan sonra bile güvenilir kalmalıdır.

Otomobil üreticileri ve teknoloji sağlayıcıları, EV pil yönetim yazılımlarını bu bulguları hesaba katacak şekilde güncelleyerek fayda sağlayabilirler. Bu, gerçek dünya koşullarında pil ömrünü artırmaya yardımcı olacaktır.

Daha az pil değişimi, geri dönüştürülecek daha az pil anlamına gelecektir. Araçtan çıkarıldıktan sonra, EV pilleri evler veya işletmeler için yıllarca enerji depolamak için kullanılabilir. Bu bulgular, piller için daha uzun ve daha güvenilir bir ikinci ömür olduğunu gösteriyor.

Son yıllarda, elektrikli araç geçişi birkaç hız tümseğine çarptı. Yaşam maliyeti baskıları ve şarj konusundaki belirsizlik, Avustralyalıların saf elektrikli araçlardan çok hibrit araçlara yönelmesine neden oldu.

Bu bulgular, elektrikli araçlarla ilgilenen ancak pil ömrü konusunda emin olmayan sürücüleri rahatlatmaya yardımcı olabilir.

Kaynak: Tech Xplore