Uma análise de veículos reais em grande escala recentemente divulgada pela Geotab, uma empresa de informação geográfica e Internet de Veículos, mostra que a dependência frequente de pilhas de carregamento ultra-rápidas com uma potência superior a 100 quilowatts quase duplicará a taxa de envelhecimento das baterias de veículos eléctricos. O estudo, que abrangeu 21 modelos e mais de 22.700 veículos elétricos, traçou uma correlação direta entre os hábitos de carregamento e a saúde da bateria a partir de dados de utilização a longo prazo.

No geral, um carro elétrico típico perde aproximadamente 2,3% da capacidade útil da bateria por ano. No entanto, nos veículos que dependem fortemente do carregamento ultrarrápido DC, a atenuação média anual da capacidade pode subir para cerca de 2,5%. Se o mesmo modelo utilizar carregamento rápido apenas ocasionalmente e utilizar principalmente carregamento secundário doméstico (Nível 2), a taxa de atenuação estará mais próxima de 1,5% ao ano. A Geotab salienta que uma linha divisória importante é que se mais de 12% do carregamento ocorrer em locais de alta potência acima de 100 quilowatts, a curva de envelhecimento da bateria aumentará significativamente.

A razão pela qual 100 quilowatts são usados ​​como "linha de alerta" é que acima desse nível de potência, o processo de carregamento não é mais apenas "rápido" para as células da bateria, mas é significativamente mais agressivo eletroquimicamente. "Bombear" elétrons à força com tal potência agravará o chamado fenômeno de "revestimento de lítio" - parte do lítio é depositada na superfície do eletrodo negativo na forma de metal, em vez de se difundir uniformemente dentro do eletrodo na forma de íons. Com o tempo, isso reduz o número de íons de lítio disponíveis para reações, o que equivale a comprimir estruturalmente a capacidade disponível da bateria.

Este mecanismo terá um impacto nos dois atuais sistemas de baterias de energia convencionais - fosfato de ferro-lítio (LFP) e lítio ternário (NMC). No entanto, os dados da Geotab mostram que a tolerância geral do LFP sob pressão de carregamento ultrarrápida é melhor. No entanto, independentemente do sistema de química celular utilizado, o carregamento frequente de alta potência acelerará a bateria para um canal de declínio de capacidade.

O ambiente climático provou ser outra variável que não pode ser ignorada. Em áreas com temperaturas médias acima de 77 graus Fahrenheit (cerca de 25 graus Celsius), a degradação adicional da bateria pode adicionar cerca de 0,4 pontos percentuais por ano. A tentativa de carregamento rápido abaixo do ponto de congelamento pode causar danos permanentes à estrutura celular, razão pela qual a maioria dos veículos elétricos agora vem com sistemas de pré-aquecimento e controle de temperatura da bateria para ajustar a bateria a uma janela de temperatura mais segura e amigável antes de carregar.

Olhando para a tendência de longo prazo, os dados longitudinais da Geotab também mostram uma curva “primeiro rápida e depois estável”. Muitas baterias de veículos elétricos sofrerão uma queda de capacidade relativamente óbvia nos estágios iniciais de uso e, então, a atenuação média anual tende a se estabilizar em torno de 1,4%. Isto mostra que o sistema de gerenciamento de bateria (BMS) em geral desempenha o devido papel em termos de faixa de carga e descarga, gerenciamento térmico e equilíbrio de células.

O comportamento do usuário continua sendo uma variável importante na determinação da vida útil da bateria. A pesquisa descobriu que as baterias que muitas vezes deixam a carga abaixo de 20% por longos períodos de tempo, ou que são habitualmente carregadas e permanecem acima de 80%, geralmente se deterioram mais rapidamente. Isto fornece suporte de dados mais específico para a recomendação repetidamente enfatizada pela indústria de “tentar usar a bateria na faixa de potência média”.

Os tipos de veículos e os cenários de utilização também aumentam a lacuna. Entre modelos como veículos multifuncionais e caminhões de entrega, devido às cargas mais pesadas e às condições de trabalho mais intensas durante todo o ano, a atenuação média anual da capacidade é de aproximadamente 2,7%, o que é significativamente superior ao nível de aproximadamente 2% dos automóveis de passageiros comuns. Mas quer se trate de um carro familiar ou de um veículo comercial, uma conclusão simples é válida em todas as categorias: quanto mais rápido for carregado e mais quente o ambiente, mais capacidade a bateria “cede” a longo prazo.

É importante notar que esta análise não se destina a dissuadir inteiramente os proprietários de automóveis de utilizarem redes de carregamento de alta velocidade. Para viagens de longa distância, a comodidade de reabastecer energia e retornar à estrada em 20 a 30 minutos ainda é um dos alicerces para o estabelecimento do modelo de viagem elétrica. O sinal que o estudo pretende transmitir é que existe um custo quantificável ao longo da vida por detrás desta conveniência. Restrição moderada, redução de carregamento ultrarrápido desnecessário, evitar carregamento de alta potência em temperaturas extremas e deixar mais reposição diária de energia para métodos de média e baixa potência são suficientes para obter uma margem mais saudável para a bateria durante muitos anos de uso do veículo.