סוללות עמידות בתנאים סטנדרטיים

אריזה שכתוב עליה "נבדק בתנאי מעבדה", גורמת לנו לעיתים לחשוב ששימוש במוצר בתנאים של "עולם אמיתי", כלומר תנאים יומיומיים, יביא לקלקול מהיר יותר שלו או לאיבוד הדרגתי של התכונות הטכניות או הפיזיות שלו. הטענה הזאת לא בהכרח נכונה לגבי סוללות ומצברים של רכבים חשמליים, כך נטען במחקר חדש מטעם אוניברסיטת סטנפורד.

המחקר מראה, כי דווקא בדיקות מעבדה מביאות לדגרדציה מהירה יותר של התכונות הטכניות ונפח הסוללה. בתנאי שימוש רגילים, סוללה שומרת על חיי שירות ותכונות טכניות באופן הרבה יותר אפקטיבי, והדבר משפר את חיי השירות של כלי הרכב החשמלי כולו. נקודה חשובה נוספת שעלתה במחקר היא ששיטת ההנעה של רכב עם כפתור start-stop משפרת את חיי הסוללה ב-38%.

המחקר החדש מביא חדשות טובות לנהגי רכבים חשמליים וליוזמות סביבתיות שתומכות במעבר לרכבים חשמליים. יכולת ה"הישרדות" של סוללה חשמלית עשויה להביא ל-300 אלף שעות פעילות ונסיעה נוספות לפני החלפה. סוללות עמידות יותר יוזילו את המחיר הכללי ואת עלות התחזוקה של רכבים חשמליים. יש לכך גם יתרון סביבתי ממשי: שימוש ארוך יותר בסוללה תורם לסביבה ולטבע.

סוללות סטנדרטיות שמבוססות על שילובים כימיים כגון ליתיום יון מתפרקות ומתכלות עם הזמן. ככל שהסוללה מתיישנת, היא מתקשה לשמור על הנפח החשמלי שלה. אם כן איך בודקים וקובעים רמת דגרדציה ושחיקה של סוללה?

כשמתכננים ומייצרים סוללה לכלי רכב חשמלי, התהליך אמור להיות מהיר. בתסריט המציאותי, אי אפשר לבדוק סוללות לעמידות ולתקינות עשורים לפני שהן יוצאות לשוק. אחת השיטות המקובלות לבדיקה מהירה של עמידות הסוללה לאורך זמן היא לחשב את חיי השירות שלה לפי קצב הורדת טעינה (פריקה) קבוע. סוללות מאבדות עוצמה וטעינה בקצב קבוע. בתנאי מעבדה אפשר לראות את הירידה ההדרגתית של נפח הסוללה. בדיוק כך אנחנו מקבלים הערכות שהמוצר הספציפי (הסוללה) ישמור על 80% מנפח הטעינה שלו אחרי עשר שנים.

שיטת החישוב הזו לאו דווקא משקפת את האופן שבו רכבים חשמליים צורכים אנרגיה ממצברים וסוללות. נהיגה ברכב מורכבת מהאצות ובלימות, וקצב הנסיעה משתנה ונקטע. הדבר גורם לסוללה לעבוד ולהגיב אחרת. כמו כן רוב הזמן הרכב והסוללה אינם נמצאים בשימוש כלל. בכל אופן, הסוללה לא מתרוקנת בקצב קבוע בתנאים של העולם האמיתי.

החוקרים מאוניברסיטת סטנפורד שחזרו את שיטת השימוש בסוללה בתנאי מעבדה בשביל להגיע לתוצאות שמשקפות את המציאות. בשביל לחקות ולשחזר נהיגה ושימוש מציאותיים בסוללה, החוקרים יצרו כמה שיטות התרוקנות לסוללות, חלקן מבוססות על נתוני נהיגה אמיתיים. בשלב הבא הם בדקו 92 סוללות ליתיום-יון במשך שעתיים. תוצאות המחקר הראו כי סוללות שאופן השימוש בהן קרוב יותר למצבים אמיתיים, התרוקנו הרבה יותר לאט.

לפרטים נוספים