要約:
記者は26日、中国科学院大連化学物理研究所から、エネルギー触媒変換国家重点研究所動力電池・システム研究部の陳中衛研究員のチームが、スウェーデンのチャルマーズ工科大学の鄒長福教授のチーム、北京工業大学、ジクリプトンテクノロジーヨーロッパの関連研究チームとともに、新たな進歩を遂げたことを知った。電気自動車用バッテリーの実際の動作劣化と資源利用に関する研究。
研究チームは、長期にわたる実際の車両運用データに基づいて、車両規模のバッテリーセルの経年劣化診断とパッケージ全体の性能評価の枠組みを確立しました。このシステムは、バッテリー パックの健全性状態、利用可能な電力、寿命、電力能力、および全寿命エネルギー リソースの使用率に対するセルの不一致の影響を定量的に明らかにしました。関連する研究結果が最近「Nature・Energy」誌に掲載されました。
単一の劣化により、パワー バッテリー パック全体のパフォーマンスが制限されます。写真提供：取材班
電気自動車の電源バッテリー パックは通常、複数の単セルと統合されています。同じバッテリーパック内にある場合でも、原材料、製造プロセス、グループのマッチング、局所的な温度分布、実際の動作条件の違いにより、異なるセルは徐々に異なる劣化率を示す場合があります。これにより、バッテリー パックが典型的な「バレル効果」を示します。充電すると、容量の小さいセルが最初に電圧の上限に達します。放電中および高出力動作中は、内部抵抗が大きいセルが最初に安全境界線に達します。劣化が最も早いセルが廃棄しきい値に達すると、多くの場合、バッテリ パック全体を早期に使用から外す必要があります。
この問題を受け、研究チームは、三元系リチウム電池を搭載した電気乗用車やリン酸鉄リチウム電池を搭載した電気バスを対象に、長期の実車運行データの調査を実施しました。当該車両は、運行開始から3年以上経過し、累計走行距離は30万kmに達します。
研究結果は、調査対象となった旅客機では、走行距離が低い段階ではユニット間の健康状態の差が一般に小さいことを示しています。累計走行距離が約 17 万キロを超えると、多くの車の各ユニットの劣化が加速し始め、ユニット間の差が大幅に拡大します。さらに計算すると、早期退職の影響と不安定な充電状態を考慮すると、電気乗用車とバスのバッテリーパックの全寿命エネルギー資源利用率は、それぞれわずか80.7%と72.9%にすぎないことがわかります。言い換えれば、最も弱いセルによってバッテリーパック全体が使用停止状態に達することになった場合でも、潜在的なエネルギー資源の約 19.3% と 27.1% がまだ完全に利用されていません。
「研究によると、電気自動車のバッテリー パックの性能と寿命は、セルの平均劣化レベルによって決まるだけでなく、少数の加速劣化セルによって大幅に制限される可能性があります。実際の動作条件下でこの「最も弱いセル」の影響を定量化することで、バッテリーの使用率を改善し、寿命管理とシステム レベルの設計を最適化するための基礎を提供できます。陳忠偉氏は語った。
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