Cikla vivo estas kiom da ŝargo-malŝarĝaj cikloj trapasas baterio antaŭ ol ĝi degradas al iu antaŭdifinita kapacitnivelo. Kutime tio estas 80%, kvankam mi vidis specifojn ĉie - 70% por iuj aŭtomobilaj aplikoj, 85% por aliaj. La sojlo mem estas iom arbitra kaj pli rilatas al garantiaj kalkuloj ol iu ajn fundamenta posedaĵo de bateria kemio.
Kial kuirilaroj degradas
La SEI-tavolo sur grafitaj anodoj estas verŝajne la plej studita degradadmekanismo en litio-jonaj baterioj. Kiam vi unue ŝargas la ĉelon, la elektrolito malkomponiĝas ĉe la anoda surfaco kaj formas ĉi tiun solidan filmon-plejparte litia karbonato, iom da litia fluorido se vi uzas LiPF6-salon, diversajn organikajn speciojn. Ĉi tiu tavolo devus stabiligi post kelkaj cikloj. Ĝi ne faras. Ĝi daŭre kreskas, malrapide, manĝante lition kiu devus esti biciklanta. Mi laboris pri projekto kelkajn jarojn antaŭe provante stabiligi SEI per elektrolitaj aldonaĵoj. FEC (fluoretilenkarbonato) helpas, VC (vinilenkarbonato) helpas pli. Nek unu tute solvas ĝin.
Altaj-nikelaj katodoj krakas. NMC811, kiu estas 80% nikelo, 10% mangano, 10% kobalto, spertas masivajn volumenoŝanĝojn dum biciklado-multe pli ol la pli malnovaj NMC111 aŭ NMC523-kunmetaĵoj. La partikloj laŭvorte disrompiĝas. Vi povas vidi ĝin sub SEM post kelkaj centoj da cikloj. CATL elpensis ĉirkaŭ 2019, ke se vi sintezas unukristalajn partiklojn anstataŭ la polikristalajn agregaĵojn kiujn ĉiuj faris, vi forigas la plej grandan parton de la fendetiĝo ĉar ne ekzistas grenlimoj. Sonas evidente nun sed atingi la sintezajn parametrojn ĝuste je skalo daŭris jarojn. Mi pensas, ke BYD faras ion similan kun ilia Blade-baterio, sed ili ne publikigas multon pri sia katoda prilaborado.
Temperaturo gravas pli ol ĉio alia, honeste. Por ĉiu 10-grada pliiĝo vi proksimume duobligas la maljuniĝon. Ĉi tio ne estas preciza-malsamaj mekanismoj havas malsamajn aktivigajn energiojn-sed ĝi estas sufiĉe proksima por inĝenieraj taksoj. Pako kiu kuras je 35 gradoj averaĝe daŭros multe pli longe ol unu je 45 gradoj. Tesla lernis tion frue kun la Roadster. Iliaj pli postaj aŭtoj havas sufiĉe agreseman termikan administradon, ili malvarmiĝos eĉ kiam ili estas parkumitaj, se la pakaĵo tro varmiĝas.
Malvarmo estas stranga. La degrada kemio malrapidiĝas, kio estas bona. Sed vi ricevas multe pli altan reziston kaj se vi provas ŝargi tro rapide vi platos lition sur la anodo, kio estas tre malbona. La litiaj kuŝejoj estas neinversigebla kapacito perdo kaj se ili kreskas en dendritojn vi povas akiri internan mallongan. Plej multaj EV-oj ne lasos vin DC-rapida ŝargo sub 0 gradoj tial.
Profundo de malŝarĝo
Estas ĉi tiu-konata efiko kie malprofunda biciklado plilongigas vivon. Se vi uzas nur 40% de la kapablo de la kuirilaro anstataŭ 100%, vi eble triobligas la ciklan vivon. Eble pli. La mekanismoj ne estas tute klaraj. Pli malgrandaj volumenoŝanĝoj en la elektrodoj verŝajne helpas. Eviti ekstremajn elektrodpotencialojn kie flankaj reagoj akcelas sendube helpas. Sed neniu vere najlis la precizan kontribuon de ĉiu faktoro.
Ĉiu EV kaŝas iun kapablon de vi. Kiam via panelo diras 0%, vi verŝajne estas je 5% reala SOC. Kiam ĝi diras 100%, vi estas ĉe 95% aŭ eble 90%. La fabrikantoj ne publikigas ĉi tiujn numerojn. Mi provis inversigi-inĝenieri ĝin sur mia malnova Bolt rigardante la BMS-datumojn per CAN-buso sed la kalibraj tabeloj estas ĉifritaj.
Testado de templiniaj problemoj
Neniu volas atendi 3-4 jarojn por validigi baterian dezajnon. Do ni faras akcelitajn testajn temperaturojn, pli rapidajn biciklajn indicojn. La problemo estas, ke ne ĉiuj degradaj mekanismoj akcelas same. Iuj faras, iuj ne. Temperatura akcelo funkcias sufiĉe bone por la plej multaj kemiaj procezoj. Rapida akcelo estas skiza. Kaj ekzistas malsukcesaj reĝimoj, kiuj nur aperas post plilongigita kalendara tempo, kiun vi tute ne povas akceli.
La lastatempaj antaŭdiroj de ML estas interesaj. Vi alportas fruajn ciklajn datumojn en modelon kaj ĝi antaŭvidas long-kapaciton forvelki. Stanfordo publikigis iun laboron pri tio en 2019, Carnegie Mellon faris similajn aferojn. Ĝi funkcias surprize bone sur la ĉeloj, sur kiuj ili trejnis. Ĝeneraligo estas la problemo. Ŝanĝu la katodan komponadon aŭ elektrolitan formulon kaj vi devas retrejni kun novaj datumoj, kio malbonigas la celon se vi provas antaŭdiri vivdaŭron de nova dezajno.
Malsamaj kemioj
LFP havas pli bonan ciklovivon ol NMC, punkto. Vi povas akiri 3000-5000 ciklojn facile, foje pli. La energidensa puno estas brutala kvankam-vi rezignas 30-40% kompare kun alt-nikela NMC. Ĉinaj produktantoj decidis, ke ĉi tiu kompromiso havas sencon por pli malmultekostaj EV-oj kie homoj ne bezonas 300+ mejlan distancon. BYD, CATL, ĉiuj tie faras LFP por normaj gamo-veturiloj. Okcidentaj OEM-oj pli malrapidas adopti ĝin. Kultura diferenco aŭ merkatdiferenco aŭ ambaŭ, mi ne certas.
Natria-jono supozeble havas similan ciklovivon al LFP surbaze de tio, kion CATL kaj Natron asertas, sed ĝi estas nur en produktado de proksimume jaro, do kiu scias kio okazas post 5+ jaroj en la kampo.
Solida-stato daŭre promesas pli bonan ciklan vivon ĉar neniu likva elektrolito signifas pli stabilajn interfacojn. Sed ili daŭre ne estas haveblaj komerce. QuantumScape estas "du jarojn for" dum proksimume ses jaroj nun. Interfacrezisto, kontaktoperdo dum biciklado, litiaj dendritoj en iuj dezajnoj-ĉi tiuj problemoj estas pli malfacilaj ol iu ajn pensis. Eble sulfidelektrolitoj funkcios pli bone ol oksidoj. La datumoj venantaj el Japanio sugestas eble.
Kalendaro maljuniĝo
Ĉi tio estas multe ignorata, sed ĝi estas grandega por veturiloj, kiuj ne multe veturas. Via baterio degradas nur sidante tie. Stoktemperaturo kaj SOC ambaŭ gravas. Plej malbona kazo estas 100% ŝargo ĉe alta temperaturo-vi perdos plurajn elcentpunktojn jare farante nenion. 40% SOC ĉe ĉambra temperaturo estas optimuma konservado sed evidente ne praktika por aŭto, kiun vi efektive uzas.
Kradstokado estas tute alia besto. Vi bezonas 20+-jaran vivdaŭron, kio signifas minimume de 7000+ cikloj, verŝajne 10,000+ se vi faras plurajn ciklojn ĉiutage. Sed vi povas toleri pli malaltan energian densecon kaj vi havas pli da spaco por termika administrado. La ekonomio funkcias malsame-CAPEX gravas pli rilate al OPEX kiam vi amorigas dum jardekoj.
Mi ne scias sufiĉe pri la novaj bateritipoj por diri multe utila. Litio-sulfuro havas teruran ciklovivon ankoraŭ pro la polisulfidpramo, kvankam kelkaj kompanioj asertas, ke ili solvis ĝin. Litio-metalaj anodoj parigitaj kun solidaj elektrolitoj povus esti la vojo antaŭen sed la dendrita problemo ne malaperis. Kaj eĉ se la materialoj funkcias, pligrandigo de fabrikado de io ajn nova bezonas minimume 5-10 jarojn. Do kio ajn venos poste, ni restas kun litio-jonaj variaĵoj dum almenaŭ alia jardeko.
Mi ne scias sufiĉe pri la novaj bateritipoj por diri multe utila. Litio-sulfuro havas teruran ciklovivon ankoraŭ pro la polisulfidpramo, kvankam kelkaj kompanioj asertas, ke ili solvis ĝin. Litio-metalaj anodoj parigitaj kun solidaj elektrolitoj povus esti la vojo antaŭen sed la dendrita problemo ne malaperis. Kaj eĉ se la materialoj funkcias, pligrandigo de fabrikado de io ajn nova bezonas minimume 5-10 jarojn. Do kio ajn venos poste, ni restas kun litio-jonaj variaĵoj dum almenaŭ alia jardeko.
Baterioj de litio polimerosidu ie inter-pli bona enpaka fleksebleco ol cilindraj ĉeloj, ciklovivo komparebla al norma litio-jono se vi tenas temperaturojn raciaj. Deca opcio por limigitaj spacoj sed nenio revolucia.
