Te baterie pracują nieprzerwanie od 14 lat i mają jeszcze co najmniej 10 lat życia przed sobą.

CATL chciała przetestować jedno z tych twierdzeń, które coraz częściej słyszymy w tym sektorze: nowoczesne baterie mogą wytrzymać znacznie dłużej, niż sądzimy. Aby to sprawdzić, firma odzyskała niektóre z ogniw, które od ponad dekady pracują w jednej z najważniejszych chińskich instalacji do przechowywania energii.

To nie jest test przeprowadzony od razu w warunkach laboratoryjnych, lecz baterie, które przez lata były używane w rzeczywistych warunkach, ciągle ładowane i rozładowywane. I właśnie dlatego wyniki te mają szczególne znaczenie dla przemysłu, który szuka baterii zdolnych do zapewniania coraz dłuższego czasu pracy.

CATL przeanalizowało ponad 50 oryginalnych pryzmatycznych ogniw LFP z projektu Zhangbei, uważanego za pierwszy duży system magazynowania energii oparty na bateriach litowych. Po prawie 14 latach pracy żadne z tych ogniw nie musiało być wymieniane.

14 lat pracy i wciąż dużo życia przed sobą

Projekt Zhangbei rozpoczął działanie w 2011 roku z systemem magazynowania o pojemności 63 MWh, zaprojektowanym do przechowywania energii elektrycznej, a następnie jej dostarczania do sieci. Instalacja ta dostarczała nawet energię z odnawialnych źródeł podczas Zimowych Igrzysk Olimpijskich w Pekinie w 2022 roku i była sprawna aż do czerwca 2025 roku.

Przez cały ten czas baterie były poddawane ciągłym cyklom ładowania i rozładowywania. Nie była to zatem bateria przechowywana przez lata, lecz system, który funkcjonował praktycznie od pierwszego dnia. Gdy w końcu zainstalacja została usunięta, CATL odzyskało ponad 50 oryginalnych ogniw LFP, aby sprawdzić, w jakim stanie się znajdują.

Wyniki były szczególnie imponujące. Po prawie 14 latach ogniwa zachowały około 85% swojej pierwotnej pojemności. To liczba, która wskazuje, że nadal mogą służyć przez wiele kolejnych lat, choć w aplikacjach mniej wymagających niż ta pierwotna.

Pierwsze analizy już dostarczyły wskazówek dotyczących ich żywotności. W 2020 roku, dziewięć lat po uruchomieniu, CATL pobrało kilka próbek z systemu w Zhangbei i stwierdziło, że nadal mogą wytrzymać około 6.000 dodatkowych cykli. Ten test był analizą pośrednią, ponieważ ogniwa kontynuowały pracę przez kilka kolejnych lat.

Gdy w 2025 roku zakończył się okres eksploatacyjny projektu, inżynierowie z CATL przeprowadzili znacznie bardziej szczegółową analizę. Oprócz pomiaru pozostałej pojemności, zbadali wewnętrzny stan ogniw, aby sprawdzić, czy upływ czasu spowodował istotne uszkodzenia ich komponentów.

I tu pojawił się kolejny interesujący fakt. Wewnętrzne elektrody wciąż miały dobrze zachowaną strukturę, przy czym anody i katody były prawidłowo ustawione, a proces interkalacji litu również pozostawał w dobrym stanie. Analizy nie wykazały też widocznego uszkodzenia grafitu, które mogłoby zagrozić jego funkcjonowaniu.

CATL szacuje, że te ogniwa, mające około 85% swojej pierwotnej pojemności, nadal mogłyby być używane przez kolejne 10 lat w systemach magazynowania o niższych wymaganiach, przy około 1.000 dodatkowych cyklach ładowania i rozładowywania.

To число ma szczególne znaczenie, biorąc pod uwagę, że mówimy o technologii opracowanej ponad dekadę temu. Obecne baterie LFP znacznie się rozwinęły od tamtej pory, zarówno pod względem gęstości energetycznej, jak i systemów zarządzania, produkcji oraz kontroli termicznej, dlatego tego typu wyniki pomagają również zrozumieć, jak długi może być okres użytkowania baterii przy odpowiednich warunkach pracy.

Sama chemia LFP ma ponadto pewne cechy, które pomagają wyjaśnić te wyniki. W porównaniu z bateriami NMC, LFP oferują niższą gęstość energetyczną, ale charakteryzują się dobrą odpornością na powtarzające się cykle ładowania i rozładowywania oraz wysoką stabilnością. Mają również niższe koszty produkcji, co jest jednym z powodów, dla których ta chemia coraz częściej znajduje zastosowanie w samochodach elektrycznych.

Jest to szczególnie ważne, ponieważ baterie LFP nie są już ograniczone do rynku chińskiego. Pojawiają się one w coraz większej liczbie modeli sprzedawanych w Europie i Ameryce Północnej, w tym w ofertach producentów, którzy tradycyjnie faworyzowali baterie NMC.

Wyniki badań CATL nie oznaczają, że każdy akumulator automatycznie będzie funkcjonował przez 24 lata ani że wszystkie komórki zachowają 85% swojej pojemności po 14 latach. Degradacja zależy od takich czynników jak temperatura, głębokość cykli, moc ładowania i rozładowywania oraz sposób zarządzania akumulatorem.

Jednak dają one ciekawy wniosek: akumulator może pozostać w pełni funkcjonalny długo po tym, jak przestanie nadawać się do swojego pierwotnego zastosowania. W systemach magazynowania energii otwiera to również możliwość ponownego wykorzystania komórek, które już nie zapewniają wymaganych parametrów dla dużych instalacji, ale wciąż zachowują znaczną część swojej pojemności.

W przypadku samochodu elektrycznego ten aspekt może być jeszcze ważniejszy w dłuższej perspektywie. Bateria, która już nie nadaje się do utrzymania oryginalnego zasięgu lub osiągów pojazdu, może nadal mieć wystarczającą pojemność do innych zastosowań, od przechowywania energii w stanie spoczynku po systemy o niższych wymaganiach.

Rozwój baterii umożliwia zatem nie tylko zwiększenie zasięgu samochodów elektrycznych lub skrócenie czasu ładowania. Przede wszystkim wydłuża ich żywotność, która może znacznie przewyższyć żywotność samego pojazdu, w którym zostały zainstalowane.

A przypadek Zhangbei ma dodatkową wartość: nie mówimy tu o szacunku uzyskanym na podstawie przyspieszonej symulacji, lecz o komórkach, które od 2011 roku pełniły rzeczywiste zadania i które, gdy zostały wycofane w 2025 roku, nadal zachowywały znaczną część swojej pojemności.