極端な気候に住んでいる私たちにとって、 電気自動車 に関しては共通のハードルが 1 つあります。それは、バッテリー寿命が天候にどう対処するかということです。北に行けば行くほど、冬がバッテリー寿命に与える壊滅的な影響についてのささやきが多くなり、EV は高価な失敗に過ぎなくなります。 EV バッテリーが寒さに対してどのように反応するかを詳しく見て、それを極端な暑さの影響と比較してみましょう。
寒さによりEVのバッテリー寿命は短くなりますか?
ノルウェーで最も売れている電気自動車モデル 20 車種を調査したところ 、寒さにより航続可能距離が定格航続距離と比較して平均 18.5% 減少すること が示されています。
その理由を解明するには、電気抵抗の性質を調べる必要があります。抵抗は、特定の材料が電流に抵抗する方法です。銅などの金属は抵抗が低いため、回路の作成に使用されます。一方、ゴムは抵抗が大きいため、ケーブルの外側にゴムを貼り、ザッピングを防止します。
車室内の暖房を考慮すると、EV 航続距離は 41% 減少します。
この導電率は主に、これらの材料の原子が、より多くの電子が通過できるように最外層の電子層にどのくらいのスペースがあるかによって決まります。熱が上昇すると、これらの原子はより多く動き始め、電子が互いに衝突することなく材料中を効率的に移動することが難しくなります。逆に、より冷たい物質では原子があまり動き回らないため、電子が通過しやすくなります。この現象により、超伝導体は温度が超低温に保たれれば無限に電荷を保持できるようになります。
それは素晴らしいことのように聞こえますが、ではなぜ寒さでバッテリーの性能が急激に低下するのでしょうか?結局のところ、低温の方が電気の伝達が容易になるはずではないでしょうか？問題の 1 つは、EV が寒冷地では通常使用しない多くの補助システムを使用していることです。 AAA は、車室内の暖房を考慮すると、 EV の航続可能距離は 41% 減少する と推定しています。
寒さはバッテリーの化学的性質にも悪影響を及ぼします。バッテリーセルのアノード側にはグラファイト層があり、その間にリチウムイオンが存在します。放電されると、これらのイオンは液体電解質セパレーターを通過してカソード側に向かい、EV モーターを通って景色の良いルートを通った電子と合流します。液体電解質は寒さにより粘度が増し、最終的には凍結します。この状態変化により抵抗が増加し、バッテリーの性能が低下します。
抵抗が増加すると、充電中にリチウムイオンがグラファイト層の間に収まりにくくなり、代わりにグラファイトの表面に直接メッキされ始めます。このリチウムは、特に低温下で樹枝状結晶と呼ばれる構造に急速充電する場合、時間の経過とともに蓄積します。これらの樹状突起により、将来的にイオンがグラファイト層の間に適切に定着することが困難になり、バッテリーの最大容量が減少します。さらに悪いことに、これらの樹状突起がアノード/カソードセパレータ層を突き抜けるほど大きくなると、バッテリーがショートしてしまい、最悪の事態になります。 EV バッテリー パックには、温度を調整し、樹状突起の成長の加速を防ぎ、低温での電解質の導電性を維持するために、セル全体に熱層が織り込まれていますが、バッテリーを使用可能な温度まで加熱するのに必要な電力で損益分岐点に達するのは幸運な場合が多いです。レベル。
の出現により、いつか電解質の固体から液体への変化の問題を回避できるようになるかもしれません。とはいえ、樹状突起は依然として長期的な問題であり、さらに全固体電池は電力を伝導するために依然として比較的高い温度を必要とします。今後の発展に向けて頑張っていきましょう。
暖房はガソリン車が明らかに有利な分野の 1 つです。内燃エンジンはエネルギーの約 60% を熱として浪費し、その多くは冬場の暖房のために室内に循環されます。夏は少し手間がかかりますが、それでもエアコンが走行距離に 20% 以上の影響を与えることはありません。
熱によりEVのバッテリー容量は減少しますか?
寒さは悪いことですが、極度の暑さはEVのバッテリーにとってさらに悪いことです。高熱により化学反応が開始され、ガスやその他の副産物が生成され、バッテリーの充電能力が低下します。そのガスは膨張してバッテリーセルのケーシングを破壊する可能性があります。これが、個人用電子機器に「 スパイシーな枕 」、つまり故障寸前の膨張したバッテリーが時々見られる理由です。最悪の場合、この不安定性は爆発につながりますが、EV のバッテリー管理システムは事態がそれほど悪化するかなり前に警告を発できるほど進歩しています。
EV バッテリーを動作させるにはかなり快適な温度範囲が必要であるにもかかわらず、航続可能距離は以前に比べて大幅に改善されました。航続距離が大幅に短くなったとしても、冬にEVで日常の市街地走行をするのにはまだ問題ないはずだ。思い切って行動する前に航続距離への不安を克服するのが難しい場合は、特に寒くなったときにガソリンをバックアップできるように 。