Vor kurzem habe ich eine neue Studie gefunden die doch einige der Dinge die hier im Forum bezüglich der Batterielebensdauer diskutiert werden experimentell untersucht hat und teilweise überraschende Ergebnisse ergab. Diese machen auch einige Änderungen die Tesla über die Zeit hinsichtlich Behandlung der Batterie vorgenommen hat, verständlicher.
Damit nicht jeder den sehr langen Text lesen muss möchte ich die wesentlichen Erkenntnisse daraus hier im Beitrag darstellen. Wenn die Details interessieren dann kann man ja den kompletten Text lesen.
Grundlage für die Tests ist die Verwendung von Panasonic NCR18650PD Zellen. Diese dürfte mehr oder weniger der Urvater der heutige Tesla Zelle sein, so dass das Verhalten in den Tests doch relativ ähnlich ist, auch wenn wohl Tesla in Zusammenarbeit mit Tesla einige Verbesserungen vorgenommen haben dürfte.
Anstatt wie in anderen Tests einen konstanten Strom zum Laden und Entladen zu nehmen, wird hier der American US06 driving cycle verwendet, der als worst case Szenario gesehen wird, da sehr viele starke Beschleunigungen und Verzögerungen vorkommen.
Die folgenden Parameter wurden variiert:
- Variation der stärke der Rekuperation
- drei verschiedene maximale SOC levels (3,7V/45%, 3,9V/68%, 4,1V/87%)
- Entladetiefe (24,8% ohne Rekuperation, 20,4 % mit höchster Rekuperation, 2x, 3x)
- Temperatur (10° C, 25° C, 40° C)
Zusätzlich wurde die kalendarische Alterung mit den Parametern für die Laufzeit der Tests bestimmt um die zyklische Alterung und kalendarische Alterung voneinander unabhängig bewerten zu können.
Hier ist die Übersicht aller Tests:
Ein US06 Zyklus entspricht etwa 13 km und es wurden immer mindestens zwei solche Zyklen gefahren bevor die Zellen wieder auf die Zellen wieder auf den maximalen SoC für den Zyklus geladen wurden. Ohne Rekuperation wurden damit immer etwa 1/4 der Zellkapazität entladen. Ein Equivalent Full Cycle entspricht einer Distanz von ungefähr 100 km. Es wurde bis zu einer Distanz von 2000 EFC (200.000 km) gemessen.
Temperatureinfluss
Nach 50.000 km ergibt sich eine Degradation von etwa 5,5 % bei niedrigem SoC, 6,3 - 7,2 % bei mittlerem SoC, und 8 - 12 % bei hohem SoC. Neben dem Cycle Aging hat auch die kalendarische Alterung einen deutlichen Einfluss, insbesondere bei hohem SoC und hohen Temperaturen. Dies wurde ja auch schon in anderen Studie festgestellt. Aber besonders interessant ist das hohe Cycle Aging bei 10° C und hohem SoC. Ganz generell kann man sagen dass die beste Performance bei etwa 25° C erzielt wird. Bei niedrigeren Temperaturen ist zwar die kalendarische Alterung niedriger, es nimmt aber die zyklische Alterung zu, bei höheren Temperaturen dominiert die kalendarische Alterung.
Der Innenwiderstand der Zellen hat sich nur um etwa maximal 15 % verschlechtert, wobei die Veränderung bei 10° C am größten war. Dies ist weitgehend unabhängig vom SoC.
Einfluss der Rekuperation
Bei 40° C und Low/Medium SoC gibt es nahezu keinen Unterschied bei unterschiedlich starker Rekuperation. Bei High SoC ergibt sich dagegen dass die Degradation umso geringer ist je höher die Rekuperation ist. Dies dürfte sich damit aus der geringeren Entladetiefe ergeben. Bei 25 und 10 ° C ergeben sich größere Unterschiede. Interessant ist hier wieder der Wert bei 10° C und High SoC. Wird ohne Rekuperation gearbeitet dann ergibt sich die höchste Degradation, bei maximaler Rekuperation die geringste Degradation.
Einfluss der Entladetiefe
Diese Tests wurden jetzt mit 1200 EFC (120.000 km) und unbegrenzter Rekuperation durchgeführt. Das beste Ergebnis wurde mit Low SoC und nur nur 20 % Entladetiefe erzielt. Auch hier ist wieder der Test bei 10° C interessant, denn hier gibt es vorzeitige Ausfälle von Zellen, bei hohem SoC und großer Entladetiefe.
Ganz generell ist das Laden auf hohen Ladestand mit darauf folgender großer Entladetiefe eine Ursache für eine hohe Degradation. Hier gibt es auch einen signifikanten Anstieg des Innenwiderstandes was bei hoher Belastung zu einem starken Spannungseinbruch führt.
Fortsetzung im nächsten Beitrag