Maandag tot vrijdag
9u - 12u30 - 14u - 19u
De effecten van hitte op de prestaties en duurzaamheid van batterijen
Versnelde achteruitgang en capaciteitsverlies
Hoge zomertemperaturen vormen een aanzienlijk risico voor de levensduur en efficiëntie van elektrische batterijen, met name die in elektrische voertuigen. Langdurige blootstelling aan hitte kan de degradatie van essentiële batterijonderdelen versnellen, zoals de elektroden en de elektrolytenwat resulteert in een vermindering van de energieopslagcapaciteit.
Welke invloed heeft dit op chemische reacties?
Bij hoge temperaturen verlopen de chemische reacties in de batterijcellen sneller. Deze versnelling kan vooral schadelijk zijn voor de elektroden, waar de verhoogde chemische activiteit tot voortijdige degradatie kan leiden. Blootstelling aan temperaturen boven 30°C kan de levensduur van een lithium-ion-batterij verkorten, soms met meer dan 20% vergeleken met normale omstandigheden.
Elektrolyten, die de stroom van ionen tussen elektroden vergemakkelijken, zijn ook kwetsbaar. Hoge temperaturen kunnen ervoor zorgen dat de oplosmiddelen in elektrolyten verdampen, waardoor de efficiëntie afneemt en het risico op interne kortsluiting toeneemt. Hitte kan microscopische scheurtjes en zwelling in elektrodematerialen veroorzaken, waardoor de structurele integriteit van de batterij in gevaar komt.
Het is daarom essentieel voor professionals om de effecten van hitte op batterijcomponenten te begrijpen, en de juiste strategieën voor thermisch beheer en oplaadpraktijken zijn cruciaal om deze negatieve effecten te minimaliseren en ervoor te zorgen dat elektrische batterijen zo lang mogelijk meegaan.
De uitdagingen van opladen bij hoge temperaturen
Het opladen van elektrische voertuigen (EV's) tijdens periodes van intense hitte brengt een aantal problemen met zich mee die zowel de prestaties als de levensduur van de batterij beïnvloeden:
- Verhoogde thermische belasting tijdens het opladen: bij warm weer kan dit de interne temperatuur van de batterij tot boven de veilige drempelwaarden opdrijven, met het risico op thermische runaway.
- Versnelde degradatie, waardoor de capaciteit om energie op te slaan afneemt.
Wat zijn onze aanbevelingen?
Wij raden aan om elektrische auto's tijdens de koelere periodes van de dag op te laden om te voorkomen dat de batterij aan extreme temperaturen wordt blootgesteld.
Daarnaast kan het zinvol zijn om geavanceerde systemen voor thermisch beheer te gebruiken. Sommige modellen bevatten zelfs vloeistofkoelsystemen die helpen om de temperatuur van de batterij tijdens het opladen te regelen, zodat de temperatuur binnen een optimaal bereik blijft.
Door deze praktijken en technologieën te integreren, kunnen professionals de levensduur van de accu's in hun elektrische voertuigen verlengen en constante prestaties garanderen, zelfs in moeilijke klimatologische omstandigheden.
Lees ook → De batterij van een elektrische auto conditioneren
Systemen voor thermisch batterijbeheer (BTMS)
Thermische beheersystemen voor accu's spelen een cruciale rol bij het handhaven van de levensduur en efficiëntie van accu's voor elektrische voertuigen, vooral in extreme klimaatomstandigheden. Deze systemen zijn ontworpen om accu's binnen een optimaal temperatuurbereik te houden, waardoor het risico op vroegtijdige degradatie en thermische runaway geminimaliseerd wordt.
Hoe werken ze?
BTMS regelen de temperatuur van de batterij met verschillende koel- en verwarmingsmethoden, waaronder vloeistofkoeling, luchtkoeling en, in sommige gevallen, elektrische verwarmingssystemen voor koude klimaten. Vloeistofkoeling bijvoorbeeld, die vaak wordt gebruikt in geavanceerde voertuigen zoals de Teslagebruikt een vloeistof om warmte van de batterijcellen te absorberen en buiten het voertuig af te voeren. Deze methode staat bekend om zijn vermogen om de temperatuur van de accucellen gelijkmatig te houden, zelfs tijdens snel opladen of hoge buitentemperaturen.
Wat zijn de voordelen?
Voertuigen die zijn uitgerust met geavanceerde thermische beheersystemen hebben een aanzienlijke vermindering van de capaciteitsverliezen en een langere levensduur van de batterij laten zien. Vloeistofkoelsystemen kunnen bijvoorbeeld pieken in de batterijtemperatuur tot 15°C verminderen, wat essentieel is bij snel opladen of gebruik in hete omgevingen.
De elektrische stadsauto's zoals de Fiat 500e of de Renault Twingo e-Tech gebruiken een luchtkoelsysteem, dat eenvoudiger en goedkoper is dan vloeistofkoeling, maar minder effectief kan zijn in extreem warme klimaten. Aan de andere kant maken geavanceerdere systemen zoals die van Tesla een nauwkeurigere temperatuurregeling mogelijk, wat zich vertaalt in betere algemene prestaties en een grotere actieradius.
BTMS zijn daarom niet alleen essentieel voor prestaties en veiligheid, maar spelen ook een sleutelrol in de energie-efficiëntie van voertuigen. Door accu's op hun optimale temperatuur te houden, zorgen BTMS ervoor dat voertuigen efficiënter kunnen werken, waardoor het energieverbruik daalt en voertuigen per lading meer afstand kunnen afleggen.
Wat professionals aanbevelen
Voor professionals die elektrische voertuigen exploiteren of beheren, is het essentieel om effectieve warmtebeheerpraktijken toe te passen om de prestaties te optimaliseren en de levensduur van de batterij te verlengen. Hier volgen enkele strategische tips op basis van onderzoeken en aanbevelingen van experts op dit gebied.
Parkeren in de schaduw
Parkeren in de schaduw of in een overdekte omgeving kan de interne temperatuur van een voertuig en dus van de batterij aanzienlijk verlagen. Volgens een onderzoek door het Nationaal Laboratorium voor Hernieuwbare EnergieVolgens een onderzoek van het National Renewable Energy Laboratory kan parkeren in de schaduw de interne temperatuur van een voertuig tot 6°C verlagen in vergelijking met parkeren in direct zonlicht. Deze eenvoudige maatregel kan de behoefte aan intense koeling bij het starten van het voertuig verminderen, waardoor de accu minder wordt belast.
De batterij voorconditioneren vóór de reis
Het conditioneren van de batterij van uw elektrische auto voordat u aan een reis begint, vooral op warme dagen, kan de efficiëntie verbeteren. Preconditioning kan worden geactiveerd via een mobiele app of instellingen op het dashboard van de auto. Hierdoor kan de batterij beginnen te werken in zijn ideale temperatuurbereik, waardoor het brandstofverbruik en de prestaties van het voertuig verbeteren. Preconditioning kan de prestaties van de batterij verbeteren met met 10 tot 15% afhankelijk van de klimaatomstandigheden.
Plan het opladen tijdens koelere periodes
Het opladen van uw elektrische voertuig tijdens de koelere uren van de dag, vaak vroeg in de ochtend of laat in de avond, kan het risico op oververhitting en thermische runaway verminderen. Lagere omgevingstemperaturen tijdens deze uren helpen om de batterij op een optimale temperatuur te houden tijdens het oplaadproces. Nachtelijk opladen kan de gemiddelde oplaadtemperatuur van de batterij met 5 tot 8°C verlagen, wat gunstig is voor de gezondheid van de batterij op lange termijn.
Lees ook → Waarvoor dient de warmtepomp op een elektrische auto?
Welke innovaties en technologische vooruitgang zijn er?
Materialen en batterijontwerp verbeteren
Vooruitgang in batterijmaterialen vormt de kern van innovaties om de energiedichtheid en levensduur van batterijen te verbeteren, vooral in omstandigheden met hoge temperaturen.
Het belang van nikkel in moderne batterijen
Nikkel wordt gebruikt om de energieopslagcapaciteit van batterijen te verhogen, waardoor niet alleen de energiedichtheid verbetert, maar ook de levensduur van batterijen in warme omstandigheden wordt verlengd. Accu's met een hoog nikkelgehalte, zoals die met NMC-chemie (nikkel, mangaan, kobalt), zijn bijzonder effectief in het behouden van goede prestaties, zelfs bij hoge temperaturen. Onderzoek heeft aangetoond dat NMC-batterijen een hogere capaciteit kunnen behouden en beter bestand zijn tegen thermische degradatie in vergelijking met opties met een lager nikkelgehalte.
Teslaheeft er bijvoorbeeld voor gekozen om kathodes met een hoog nikkelgehalte te gebruiken in zijn Model 3 en Model Yreeks, waardoor zowel de energiedichtheid als de hittebestendigheid is verbeterd. Deze aanpak heeft geleid tot een aanzienlijke toename in de actieradius van voertuigen en een vermindering in de incidentie van batteriodegradatie bij hoge temperaturen.
Naast nikkel omvatten andere materiaalinnovaties het gebruik van geavanceerde materialen voor elektrolyten en separatoren, die ontworpen zijn om optimaal te presteren over een breed temperatuurbereik. Sommige onderzoeken richten zich bijvoorbeeld op de ontwikkeling van accu's met vaste elektrolyten die in theorie betere thermische prestaties zouden kunnen leveren en het risico op thermische runaway zouden kunnen verminderen.
Deze vooruitgang op het gebied van hardware verbetert niet alleen de prestaties en veiligheid, maar effent ook het pad voor batterijtoepassingen in veeleisende omgevingen en ondersteunt de bredere acceptatie van elektrische voertuigtechnologie door beter tegemoet te komen aan de behoeften van professionele gebruikers op het gebied van duurzaamheid en betrouwbaarheid.
Regeneratief remmen en de invloed ervan
Regeneratief remmen is een belangrijke technologie die een cruciale rol speelt bij het verbeteren van de energie-efficiëntie en het verlengen van de levensduur van de batterij, vooral in zomerse rijomstandigheden. Deze functie wint een deel van de kinetische energie terug tijdens het vertragen en zet deze om in elektrische energie, die vervolgens in de accu van het voertuig wordt opgeslagen.
Hoe werkt het?
Wanneer een bestuurder het gaspedaal loslaat of het rempedaal indrukt, zet het regeneratieve remsysteem de elektromotor om in een generator, waardoor energie wordt teruggewonnen die anders als warmte verloren zou gaan door conventionele remmen. Deze teruggewonnen energie wordt vervolgens gebruikt om de accu van het voertuig op te laden.
Wat is de invloed op de energie-efficiëntie en de levensduur van de batterij?
Regeneratief remmen verbetert de energie-efficiëntie aanzienlijk, vooral in stedelijke omgevingen waar frequente stops een optimale energieterugwinning mogelijk maken. Zo kan regeneratief remmen de actieradius van elektrische voertuigen met wel 10-25% vergroten, afhankelijk van de rijomstandigheden en het voertuigmodel. Deze toename in actieradius is vooral voordelig tijdens de zomermaanden, wanneer het toegenomen gebruik van airconditioning anders de effectieve actieradius van het voertuig kan verminderen.
Wat zijn de andere voordelen tijdens de zomer?
In de zomer helpt het regeneratieve remsysteem ook om de thermische belasting van de batterij te verminderen. Door het gebruik van conventionele remmen, die warmte produceren, tot een minimum te beperken en de energieterugwinning te verhogen, helpt het systeem de batterij in een lager, veiliger temperatuurbereik te houden. Dit is cruciaal bij het voorkomen van vroegtijdige veroudering van de batterij door overmatige hitte, waardoor de nuttige levensduur wordt verlengd en er minder onderhoud nodig is.
Lees ook → De 10 innovaties die een revolutie in de elektrische autotechnologie beloven teweeg te brengen
Conclusie
Daarom is het voor professionals van cruciaal belang om de impact van de zomerhitte op de accu's van elektrische voertuigen te begrijpen en te beheren. Het toepassen van best practices zoals regeneratief remmen, het gebruik van geavanceerde thermische beheersystemen en het plannen van het opladen tijdens de koelste uren kunnen de duurzaamheid en efficiëntie van de batterij aanzienlijk verbeteren. Deze maatregelen verlengen niet alleen de nuttige levensduur van accu's, maar zorgen ook voor optimale voertuigprestaties in veeleisende klimaatomstandigheden, wat bijdraagt aan duurzame en efficiënte mobiliteit.
