Zayıf batarya hücreleri elektrikli araç ömrünü kısaltıyor

Elektrikli araç bataryalarındaki hücreler aynı hızda yaşlanmıyor. Üç yılı aşkın döneme ve 300 bin kilometreye varan gerçek sürüş verilerini inceleyen uluslararası araştırma ekibi, bazı hücreler kapasitelerini korurken daha hızlı yıpranan az sayıdaki hücrenin batarya paketinin kullanılabilir kapasitesini sınırlandırdığını belirledi. Seri bağlı hücrelerden oluşan paketlerde bu durum, sağlam hücrelerdeki enerjinin bir bölümünün kullanılamadan kalmasına yol açıyor.

170 BİN KİLOMETREDEN SONRA FARK BÜYÜDÜ

Çin Bilimler Akademisi’ne bağlı Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü, Chalmers Teknoloji Üniversitesi, Pekin Teknoloji Enstitüsü ve Zeekr Technology Europe AB araştırmacıları; nikel-manganez-kobalt (NMC) bataryalı binek araçlarla lityum-demir-fosfat (LFP) bataryalı elektrikli otobüsleri inceledi.

Voltaj, akım, sıcaklık ve şarj verilerini yapay sinir ağları ve batarya modelleriyle değerlendiren ekip, hücreler arasındaki sağlık farkının düşük kilometrelerde sınırlı kaldığını, 170 bin kilometreden sonra ise belirgin biçimde arttığını saptadı.

Şarj sırasında kapasitesi azalan bir hücrenin üst voltaj sınırına erken ulaşması veya deşarj sırasında yüksek iç dirençli bir hücrenin çalışma sınırına önce gelmesi, paketteki diğer hücrelerin kapasitesinin kullanılmasını engelleyebiliyor.

POTANSİYEL ENERJİNİN BİR BÖLÜMÜ KULLANILAMIYOR

Araştırmada, hücreler arasındaki dengesiz yaşlanmanın batarya paketinin kullanılabilir sağlık durumunu binek araçlarda yüzde 6,2, otobüslerde yüzde 7,5 azalttığı hesaplandı. Hücrelerin teorik ortalama ömrüyle karşılaştırıldığında paketlerin fiili ömrü binek araçlarda yüzde 17,7, otobüslerde yüzde 22,8 daha kısa kaldı.

İç direnç farklılıkları güç kapasitesini binek araçlarda yüzde 12,9, otobüslerde yüzde 15,1 sınırladı. Paketler kullanım ömrü sonu eşiğine ulaştığında ise binek araç bataryalarının potansiyel enerjisinin yüzde 19,3’ü, otobüs bataryalarının yüzde 27,1’i hücrelerde kullanılmadan kaldı.

HÜCRELERİN DENGELENMESİ ÖNE ÇIKIYOR

Araştırmayı yöneten isimlerden Prof. Zhongwei Chen, batarya sağlığını yalnızca hücrelerin ortalama yaşlanmasına bakarak değerlendirmenin yeterli olmadığını; paketin ömrünü en hızlı yıpranan hücrelerin belirlediğini vurguladı.

Araştırmacılar, bataryaların erken kullanım dışı kalmasını önlemek için ham madde tutarlılığının, üretimde hücre eşleştirmesinin, aktif dengeleme yazılımlarının ve termal yönetimin geliştirilmesini önerdi. Çalışmada, hücre bağlantılarının sürüş sırasında yazılımla değiştirilebildiği yeniden yapılandırılabilir batarya mimarilerinin de zayıf hücreleri devreden çıkararak paket ömrünü uzatma potansiyeline dikkat çekildi.