Le attività V2G degraderanno la durata della batteria del tuo veicolo elettrico?

Nonostante i molti vantaggi, uno dei maggiori dubbi sulla diffusione della tecnologia V2G è che il suo funzionamento potrebbe aumentare il tasso di degradazione della vita della batteria del veicolo elettrico. Gli utenti ritengono che, poiché si verificano più caricamenti e scaricamenti, il degrado della batteria EV potrebbe essere più rapido rispetto all'uso normale. Anche se il costo di produzione delle batterie è in continua diminuzione, esso contribuisce ancora fino al 40% del costo totale di un veicolo elettrico (BEV). Come utente, la tua preferenza immediata sarà quella di allungare la vita della batteria del tuo EV per ridurre il costo della sostituzione della batteria. Inoltre, i produttori di veicoli elettrici sono riluttanti a garantire i loro prodotti per il servizio V2G a causa della paura del degrado della batteria.Molti pezzi di ricerca sono stati fatti per dimostrare che il V2G degrada la batteria o altro. Pertanto, sto scrivendo dal punto di vista di un fornitore di soluzioni tecnologiche V2G e risponderò alla domanda per dare agli utenti EV la fiducia di partecipare alle attività V2G.

Capire i servizi V2G e i suoi vantaggi

Vehicle-to-Grid è un'interazione bidirezionale tra un veicolo elettrico e una rete di distribuzione dell'energia. Questa interazione è possibile attraverso un sistema di connessione che permette il flusso bidirezionale di energia e informazioni. Una delle interfacce di comunicazione comuni è chiamata ISO/IEC 15118 - "uno standard internazionale che definisce un'interfaccia di comunicazione vehicle to grid (V2G) per la carica/scarica bidirezionale dei veicoli elettrici". Con l'aiuto di questi protocolli di comunicazione V2G, un veicolo elettrico può inviare la sua energia immagazzinata alla rete e viceversa quando il pacco batterie del veicolo ha bisogno di essere caricato. I veicoli elettrici che partecipano ai servizi V2G contribuiscono ad aumentare l'efficienza delle reti e a migliorare l'affidabilità e la stabilità della rete attraverso servizi come il bilanciamento del carico, la riduzione dei picchi, la regolazione della frequenza e la fornitura di supporto per l'integrazione di energia rinnovabile. Laricerca ha dimostrato che gli automobilisti parcheggiano le loro auto fino al 95% del giorno. Quindi, invece di costruire banche di batterie per questi servizi, gli EV hanno batterie impressionanti con capacità sostanziali che possiamo sfruttare. Ma a quale costo?

Come si riduce la vita delle batterie EV.

Quando si considera il prezzo e l'affidabilità, è sicuro dire che la batteria è uno dei componenti più importanti di un EV. Pertanto, il design dell'imballaggio e i materiali degli elettrodi sono stati studiati a fondo per migliorare ulteriormente la longevità della batteria e le prestazioni generali.Durante il normale utilizzo, è stato dimostrato che la qualità e l'efficienza delle batterie si riducono con il tempo a seconda del tipo di batteria in questione. I tipi di batterie adatte alla tecnologia dei veicoli elettrici includono batterie al piombo e al nichel-metallo idruro e batterie agli ioni di litio, che mostrano vantaggi sostanziali in termini di densità di energia, densità di potenza, ecocompatibilità e proprietà di ricarica.Tuttavia, la più preferita dai produttori di veicoli elettrici è la batteria agli ioni di litio, che ha un'elevata densità energetica di oltre 220Wh/kg. Quindi i ricercatori tendono a utilizzare questa batteria per stabilire se i servizi V2G accorciano/degradano la vita della batteria o meno.Deduzioni dalla ricerca tenuta presso la Aston University School of Engineering e molti altri documenti mostrano che la placcatura del litio, la crescita dell'interfase dell'elettrolita solido (SEI) e la decomposizione chimica sono fenomeni microscopici di degradazione della batteria. Tra questi fattori, la formazione di SEI è generalmente accettata come il principale processo che causa la degradazione della batteria. Il SEI si genera sulla superficie dell'anodo come risultato della riduzione elettrochimica dell'elettrolita, ed è essenziale per la ciclabilità a lungo termine di una batteria agli ioni di litio. Il SEI è uno strato di passivazione che si forma quando un elettrolita liquido entra in contatto con la superficie elettroconduttiva (NE) di un elettrodo negativo. Queste reazioni elettrochimiche indicano una riduzione della capacità della batteria o della potenza disponibile e delle prestazioni e dell'efficienza complessiva delle batterie.

Invecchiamento del calendario e invecchiamento del ciclo nella batteria del veicolo elettrico.

Ci sono due prospettive principali utilizzate per misurare il degrado delle batterie;

1. l'invecchiamento del calendario
2. i meccanismi di invecchiamento del ciclo.

Invecchiamento del calendario nelle batterie EV

L'invecchiamento del calendario si riferisce a qualsiasi processo di invecchiamento che fa degradare una cella della batteria senza essere sottoposta a un ciclo di carica e scarica. È un elemento vitale in molte applicazioni di batterie agli ioni di litio perché i tempi di lavoro sono molto più brevi degli intervalli di inattività, come nei veicoli elettrici. Inoltre, la degradazione dovuta all'invecchiamento del calendario può essere prominente nelle analisi di invecchiamento del ciclo, specialmente quando la profondità del ciclo e i tassi di corrente sono bassi. La formazione di strati di passivazione alle interfacce elettrodo-elettrolita è il modello più comune di invecchiamento da calendario. Si verifica quando una batteria è a riposo - cioè quando nessuna corrente scorre attraverso la batteria.

Invecchiamento ciclico nelle batterie EV

Quando una batteria viene caricata o scaricata, subisce un invecchiamento ciclico. La tensione meccanica nei materiali dell'elettrodo attivo o nella placcatura di litio potrebbe causare un deterioramento sostanziale durante l'invecchiamento ciclico. Lo stress meccanico e la tensione causati dall'inserimento e dall'estrazione degli ioni di litio causano principalmente il disordine strutturale. La placcatura di litio sull'elettrodo negativo (grafite) è il meccanismo di invecchiamento del ciclo più rappresentativo. Quando la batteria viene caricata ad alti tassi di corrente o a basse temperature, si verifica una limitazione della diffusione dell'inserimento del litio. Invece di essere inserito nella grafite, in questa situazione il litio potrebbe depositarsi sull'elettrodo negativo. La rottura delle particelle e la corrosione del collettore sono due ulteriori meccanismi di invecchiamento ciclico nelle batterie agli ioni di litio. D'altra parte, questo tipo di meccanismo è più comune in situazioni di uso estremo, come tassi di corrente molto alti o scariche molto profonde, piuttosto che in condizioni di uso normale.Ci sono relazioni tra i due meccanismi di degradazione delle batterie?Inoltre, dato che la degradazione della batteria differisce a seconda che la batteria sia a riposo o se una corrente la attraversa, capire come interagiscono gli effetti di invecchiamento del calendario e del ciclismo è una difficoltà. Quando le auto elettriche sono in funzione, passano la maggior parte del loro tempo (95% o più) parcheggiate, e i tassi di corrente della loro batteria sono relativamente bassi.

Il V2G degraderà la tua batteria?

Secondo uno studio dell'Università di Warwick, l'utilizzo di una batteria in uno scenario V2G non danneggia necessariamente le sue prestazioni - può addirittura aumentarle. I ricercatori hanno ideato una tecnica V2G per ridurre al minimo il degrado dopo aver eseguito simulazioni utilizzando un "modello completo di degrado della batteria". Hanno anche scoperto che, in determinate circostanze, il trasferimento di energia alla rete potrebbe estendere la vita della batteria. "I risultati della modellazione estensiva mostrano che se un ciclo di guida giornaliero consuma tra il 21% e il 38% dello stato di carica, allora scaricare il 40%-80% dello stato di carica delle batterie alla rete può minimizzare la dissolvenza della capacità di circa il 6% e la dissolvenza della potenza del 3% per un periodo di tre mesi", hanno dichiarato i ricercatori. Secondo i risultati, la formulazione smart-grid può ridurre la dissolvenza della capacità del pacco batterie EV fino al 9,1% e la dissolvenza della potenza del 12,1%.

Conclusione:

In precedenza si riteneva che l'uso della tecnologia V2G facesse degradare più rapidamente le batterie agli ioni di litio. Ma, d'altra parte, il degrado delle batterie è più complicato - e questa complessità può essere utilizzata per estendere la vita di una batteria.Questo blog fa parte di una serie V2X. Continua con gli altri blog della serie.

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