Прошло больше десяти лет с начала массовой электрификации транспорта, но один спор не утихает до сих пор: насколько вредна быстрая зарядка для аккумулятора электромобиля? Новое крупномасштабное исследование телематической компании Geotab дает, пожалуй, самый ясный ответ на этот вопрос. И он не слишком приятный для любителей «залиться за 20 минут»: регулярная зарядка на высокой мощности заметно ускоряет старение батареи.
Аналитики Geotab изучили телеметрию более чем 22 700 электромобилей 21 модели и обнаружили четкую закономерность. Если автомобиль часто заряжается на станциях мощностью свыше 100 кВт, его батарея деградирует примерно вдвое быстрее, чем у машин, которые в основном используют более щадящие варианты — например, зарядки уровня Level 2.
В среднем аккумулятор электромобиля теряет около 2,3 % емкости в год. Но у машин, активно пользующихся ультрабыстрой DC-зарядкой, этот показатель достигает 2,5 % ежегодно. Для тех же моделей при редком использовании быстрых станций деградация ближе к 1,5 % в год. Критическим оказался порог, когда более 12 % всех сессий зарядки приходятся на мощности выше 100 кВт.
Что происходит внутри батареи
Мощность 100 кВт — не просто красивая цифра. Именно после этого рубежа зарядка перестает быть просто «быстрой» и становится электрохимически агрессивной. При таком темпе электроны буквально «вдавливаются» в ячейки, ускоряя процесс, известный как литиевое осаждение (lithium plating).
Вместо того чтобы равномерно диффундировать в структуру электрода, ионы лития образуют металлические отложения на аноде. В результате часть активного лития становится недоступной для работы, а полезная емкость аккумулятора со временем сокращается — словно резервуар, который постепенно заиливается.
Интересно, что эффект наблюдается у обеих основных литий-ионных химий — LFP (литий-железо-фосфат) и NMC (никель-марганец-кобальт). Однако LFP-батареи, по данным исследования, лучше переносят стресс от ультрабыстрой зарядки.
Климат имеет значение
Температура окружающей среды тоже играет заметную роль. В регионах, где средняя температура превышает 25 °C (77 °F), деградация ускоряется примерно на 0,4 % в год. С другой стороны, попытка быстро заряжать аккумулятор ниже нуля может привести к необратимым структурным повреждениям.
Именно поэтому системы предварительного подогрева батареи (preconditioning), которые сегодня стали стандартом для большинства электромобилей, так важны: они подготавливают ячейки к приему энергии и продлевают срок их службы.
Есть и обнадеживающий момент. Долгосрочные данные Geotab показывают, что после начального снижения емкости большинство батарей выходят на относительно стабильный уровень — около 1,4 % деградации в год. Проще говоря, основной удар приходится на первые годы эксплуатации, а затем износ замедляется.
Здесь свою работу явно выполняют системы управления батареей (BMS), контролируя температуру, баланс ячеек и уровни заряда. Но и стиль эксплуатации по-прежнему важен. Аккумуляторы, которые подолгу находятся ниже 20 % или выше 80 % заряда, изнашиваются заметно быстрее. Еще один аргумент в пользу «золотой середины».
Тип автомобиля тоже важен
Не все электромобили стареют одинаково. Фургоны и многоцелевые машины, часто работающие под нагрузкой и в жестких режимах, в среднем теряют 2,7 % емкости в год. Для легковых автомобилей этот показатель ближе к 2 %. Однако общий вывод для всех категорий один и тот же: чем быстрее и горячее зарядка, тем больше емкости вы жертвуете со временем.
Исследование Geotab вовсе не призывает отказаться от быстрой зарядки. Возможность пополнить запас хода за 20 минут в дальней поездке — ключевой элемент удобства электромобилей и важная часть развивающейся зарядной инфраструктуры.
Но данные ясно показывают: за удобство приходится платить. И если умерить привычку пользоваться ультрабыстрой зарядкой — хотя бы частично — можно продлить жизнь батареи на годы. Вопрос лишь в балансе: когда скорость действительно нужна, а когда можно позволить аккумулятору «дышать» спокойнее.
