Φθορά μπαταρίας

Η φθορά μπαταρίας είναι η αργή, μόνιμη υποβάθμιση της ικανότητας μιας μπαταρίας ηλεκτρικού αυτοκινήτου να αποθηκεύει ενέργεια και να αποδίδει ισχύ, η οποία συσσωρεύεται βαθμιαία καθ' όλη τη διάρκεια ζωής της συστοιχίας. Σε αντίθεση με την προσωρινή απώλεια αυτονομίας στον ψυχρό καιρό, η φθορά είναι μη αναστρέψιμη: η χημεία των κελιών μεταβάλλεται με τρόπους που δεν αναιρούνται, οπότε η μπαταρία που βγαίνει από το εργοστάσιο με μια δεδομένη χωρητικότητα θα συγκρατεί ολοένα και λιγότερη ενέργεια καθώς περνούν τα χρόνια και τα χιλιόμετρα.

Δύο γενικοί μηχανισμοί κινούν τη διαδικασία. Η γήρανση ημερολογίου συντελείται απλώς με την πάροδο του χρόνου, καθώς παράπλευρες αντιδράσεις μέσα στα κελιά καταναλώνουν αργά το λίθιο και διαβρώνουν τα ηλεκτρόδια, ακόμη και όταν το αυτοκίνητο μένει σταθμευμένο. Η γήρανση κύκλων προκύπτει από τις επαναλαμβανόμενες φορτίσεις και εκφορτίσεις, με κάθε πλήρη κύκλο να προκαλεί ελάχιστες, αθροιστικές δομικές και χημικές μεταβολές, όπως η ανάπτυξη του στρώματος διεπιφάνειας στερεού ηλεκτρολύτη και η σταδιακή απώλεια ενεργού υλικού. Από κοινού μειώνουν τόσο την ωφέλιμη χωρητικότητα, που περιορίζει την αυτονομία, όσο και την ικανότητα ισχύος, που μπορεί να αμβλύνει την επιτάχυνση και να επιβραδύνει τη φόρτιση.

Στην πράξη ο ρυθμός είναι καθησυχαστικά μέτριος για τις σύγχρονες συστοιχίες, συνήθως περίπου ένα έως δύο τοις εκατό απώλεια χωρητικότητας ανά έτος, με την απότομη πτώση να εμφανίζεται συχνά τον πρώτο χρόνο, προτού η καμπύλη ισοπεδωθεί. Αυτό σημαίνει ότι μια καλά μεταχειρισμένη μπαταρία μπορεί να διατηρεί ακόμη τη μεγάλη πλειονότητα της αρχικής της χωρητικότητας μετά από μια δεκαετία χρήσης, ξεπερνώντας άνετα την περίοδο κατοχής πολλών ιδιοκτητών.

Αρκετοί παράγοντες επιταχύνουν την πτώση και οι περισσότεροι βρίσκονται στο χέρι του οδηγού. Η παρατεταμένη θερμότητα είναι ο μεγαλύτερος εχθρός, γι' αυτό βοηθά η στάθμευση στη σκιά και η αποφυγή επαναλαμβανόμενων συνεδριών υψηλής ισχύος. Η συχνή ταχεία φόρτιση DC καταπονεί τα κελιά περισσότερο από την ήπια φόρτιση AC, ενώ η παραμονή στα άκρα του φορτίου, είτε στο εκατό τοις εκατό είτε κοντά στο άδειο για μεγάλα διαστήματα, επισπεύδει τη φθορά. Η ευρέως συνιστώμενη πρακτική να διατηρείται η καθημερινή φόρτιση μεταξύ περίπου είκοσι και ογδόντα τοις εκατό αντανακλά ακριβώς αυτό, κρατώντας τις πλήρεις φορτίσεις για τα ταξίδια που πραγματικά τις χρειάζονται.

Οι κατασκευαστές αντιμετωπίζουν τη φθορά μέσω εξελιγμένης θερμικής διαχείρισης που κρατά τα κελιά εντός ιδανικού θερμοκρασιακού εύρους, μέσω γενναιόδωρων περιθωρίων φόρτισης που αποτρέπουν την πραγματική πλήρη ή κενή λειτουργία, και μέσω εγγυήσεων. Μια τυπική εγγύηση υπόσχεται ότι η μπαταρία θα διατηρεί τουλάχιστον περίπου εβδομήντα τοις εκατό της χωρητικότητάς της επί οκτώ έτη ή 160.000 χιλιόμετρα, αντικαθιστώντας ή επισκευάζοντας τις συστοιχίες που πέφτουν κάτω από αυτό το όριο.

Η φθορά ποσοτικοποιείται μέσω της κατάστασης υγείας (state of health), που εκφράζει την υπολειπόμενη χωρητικότητα ως ποσοστό της αρχικής, και ελέγχεται από το σύστημα θερμικής διαχείρισης μπαταρίας. Διαφέρει επίσης ανάλογα με τη χημεία: τα κελιά φωσφορικού σιδήρου-λιθίου (LFP) τείνουν να ανέχονται καλύτερα την πλήρη φόρτιση και τη συχνή κυκλική φόρτιση από άλλους τύπους ιόντων λιθίου, στοιχείο σημαντικό κατά τη σύγκριση της μακροπρόθεσμης αντοχής διαφορετικών μπαταριών.