Milion kilometrów? Co kryje się za długim czasem życia baterii LFP?

Kupno tańszego samochodu elektrycznego nie oznacza koniecznie posiadania baterii o krótszym czasie trwania. W rzeczywistości może być zupełnie inaczej. Baterie litowo-fosforanowe, LFP, łączą niski koszt produkcji z wysoką odpornością na zużycie, co jest atutem sprzyjającym rozprzestrzenianiu się tej technologii.

Ich główną wadą jest gęstość energetyczna: zazwyczaj przechowują mniej energii na kilogram niż baterie niklu, manganu i kobaltu, czyli NMC. Jednak dla kogoś, kto szuka przystępnej cenowo maszyny i planuje ją używać przez wiele lat, rezygnacja z niewielkiej autonomii może przynieść ciekawe korzyści.

Oba należą do rodziny baterii jonowo-litowych. Różnica polega na materiałach użytych w ich katodach, które wpływają na cenę, wagę, stabilność termiczną oraz odporność na starzenie. Nie są to jedynie dostępne chemie, choć stanowią dwa z najważniejszych w samochodach elektrycznych.

LFP eliminują nikel i kobalt z katody, stosując zamiast nich żelazo i fosforan. Dzięki temu można obniżyć koszty, co tłumaczy ich atrakcyjność dla producentów szukających sposobu na oferowanie tańszych pojazdów elektrycznych. Amerykańska agencja ds. bezpieczeństwa drogowego NHTSA podkreśla właśnie połączenie tańszych materiałów z dłuższym czasem trwania w cyklach.

Mimo to LFP nie są przeznaczone wyłącznie do tanich samochodów. BYD jest jednym z głównych zwolenników tej technologii i wykorzystuje ją w swojej technologii Blade Battery. Ich rozwiązanie pokazuje, że może być również przydatne w pojazdach o wyższych osiągach i rozmiarach, pod warunkiem że projekt całego układu skompensuje ich ograniczenia pod względem gęstości energetycznej.

NMC posiada ważne zalety. Dzięki swojej większej gęstości umożliwia przechowywanie dużej ilości energii bez znacznego wzrostu masy czy objętości, co jest szczególnie cenne przy dążeniu do wysokiej autonomii. Wybór między jedną a drugą chemią oznacza konieczność znalezienia równowagi pomiędzy tymi cechami, a nie automatyczną klasyfikację baterii jako dobrych lub złych.

Więcej cykli ładowania, ale bez automatycznej gwarancji miliona kilometrów

Jedną z głównych zalet baterii LFP jest ich odporność na cykle ładowania i rozładowywania. Testy przeprowadzone w Sandia National Laboratories pokazują korzystną tendencję tej chemii w porównaniu z NMC i NCA, chociaż wyniki zależą od warunków pracy.

Dlatego należy z ostrożnością podchodzić do danych, które przypisują każdej technologii określony czas trwania. Nie wszystkie baterie LFP trwają tak samo, ani nie wszystkie baterie NMC starzeją się w tym samym tempie. Na to wpływa konkretny skład ogniw, temperatura, głębokość rozładowania oraz intensywność ładowania.

Na przykład BYD deklaruje ponad 5.000 cykli ładowania i rozładowywania dla swojej baterii Blade. Jest to specyfikacja producenta, a nie gwarancja, że każdy samochód wyposażony w nią przejecha określoną odległość bez utraty pojemności.

Ponadto pełny cykl ekwiwalentny nie oznacza podłączenia samochodu do ładowarki tylko raz. Zużycie i uzupełnienie energii dwukrotnie w ilości 50% pojemności odpowiada mniej więcej jednemu cyklowi. Małe codzienne ładowania nie liczą się jako osobny pełny cykl.

Stąd pochodzą niektóre szacunki mówiące o milionie kilometrów. Prosty przykład: jeśli samochód przejechałby 300 kilometrów w ramach jednego pełnego cyklu ekwiwalentnego, to 3.000 cykli dałoby około 900.000 kilometrów teoretycznie.

To badanie służy do pokazania potencjału tej technologii, ale nie przewiduje czasu trwania użytkowania pojazdu. Nie uwzględnia stopniowej utraty autonomii, starzenia się wraz z upływem czasu ani możliwych awarii innych elementów systemu. Również nie określa, kiedy akumulator przestaje być przydatny dla jego właściciela.

Naładowanie do 100% to kolejny aspekt, który wymaga doprecyzowania. Akumulatory typu LFP są zazwyczaj przedstawiane jako takie, które pozwalają na pełne naładowanie bez obaw o ich zużycie. To jednak nie oznacza, że są odporne na starzenie się, gdy pozostają na wysokim poziomie naładowania.

Badanie przeprowadzone przez Electrochemical Society, wykorzystujące ogniwa LFP i grafit, wykazało mniejsze straty pojemności przy ich użyciu w oknach o niższym średnim poziomie naładowania. Ta chemia zapewnia dobrą odporność, ale jest również wrażliwa na określone warunki eksploatacji.

Zalecenia dotyczące regularnego pełnego naładowania mogą wynikać między innymi z potrzeby poprawy oceny poziomu baterii. Krzywa napięcia w ogniwach LFP pozostaje stosunkowo płaska przez większość czasu ich pracy, co utrudnia obliczenie ilości pozostałej energii.

Dlatego warto postępować zgodnie z konkretnymi instrukcjami producenta. Pełne naładowanie w celu kalibracji pomiarów systemu nie powinno być mylone z praktyką pozostawiania samochodu przez wiele dni na 100%. Podobnie, pełne naładowanie baterii typu NMC przed podróżą nie oznacza, że natychmiast ulegnie ona uszkodzeniu – decydują o tym ogólne nawyki i warunki używania.

Zimno również odgrywa rolę w tym porównaniu. Baterie typu LFP mogą wykazywać bardziej wyraźne ograniczenia w niskich temperaturach, szczególnie podczas ładowania. Jednak wynik w dużej mierze zależy od pojazdu – klimatyzacja, przedgrzewanie oraz systemy elektroniczne wpływają na rzeczywiste doświadczenie użytkownika.

Coś podobnego dzieje się z szybkim ładowaniem. Wysoka maksymalna moc sama w sobie nie pozwala określić, jak długo będzie trwać bateria. Należy znać projekt ogniw, sposób ich chłodzenia oraz warunki, w których system może obsłużyć taką moc. Aby porównać trwałość, potrzebne są odpowiednie testy, a nie tylko dane dotyczące ładowania.

Na rynku używanych bateria LFP może być atutem, ale nie zastępuje diagnozy jej stanu. Pozostała pojemność, historia pojazdu oraz działanie systemu termicznego dostarczają bardziej przydatnych informacji niż same skróty.

Wniosek dla kupującego jest pozytywny: wybór tańszego pojazdu elektrycznego nie oznacza rezygnacji z wytrzymałej baterii. Baterie LFP oferują atrakcyjną kombinację kosztu i trwałości. Ich potencjał jest duży, chociaż przekształcenie go w gwarantowaną liczbę kilometrów wymaga znacznie więcej niż tylko pomnożenia liczby cykli przez zasięg.