Penelitian Baru Mengungkap Baterai EV Bisa Bertahan 40% Lebih Lama Dari Perkiraan

Sebuah studi baru dari SLAC-Stanford Battery Center menunjukkan bahwa baterai kendaraan listrik (EV) dapat bertahan lebih lama dalam kondisi dunia nyata dibandingkan yang diperkirakan sebelumnya.

Dengan menguji baterai dengan profil pengosongan dinamis yang meniru skenario mengemudi sebenarnya, para peneliti menemukan bahwa kondisi ini dapat memperpanjang masa pakai baterai, menghilangkan prasangka beberapa asumsi lama tentang degradasi baterai kendaraan listrik.

Daya Tahan Baterai EV

Baterai kendaraan listrik (EV) yang digunakan dalam kondisi berkendara pada umumnya — seperti saat menghadapi lalu lintas padat, melakukan perjalanan jauh di jalan raya, berkendara dalam waktu singkat di kota, dan menghabiskan waktu parkir dalam waktu lama — dapat bertahan sekitar 30% lebih lama dari perkiraan sebelumnya. Temuan ini berasal dari studi baru yang dilakukan oleh para peneliti di SLAC-Stanford Battery Center, sebuah kolaborasi antara Precourt Institute for Energy Universitas Stanford dan SLAC National Accelerator Laboratory. Hasilnya menunjukkan bahwa pemilik kendaraan listrik mungkin tidak perlu mengganti baterai mahal atau membeli kendaraan baru secepat yang mereka kira.

Kelemahan dalam Pengujian Baterai Standar

Secara tradisional, para ilmuwan dan insinyur baterai telah menguji desain baterai baru di laboratorium dengan melakukan siklus melalui proses pengisian dan pengosongan berulang pada tingkat yang konstan. Pendekatan ini memungkinkan peneliti menilai masa pakai baterai dan karakteristik kinerja lainnya dengan cepat. Namun, pengujian ini mungkin tidak mencerminkan kondisi berkendara di dunia nyata secara akurat, sehingga menyebabkan perkiraan masa pakai yang terlalu konservatif.

Ini bukan cara yang baik untuk memprediksi umur baterai kendaraan listrik, terutama bagi orang yang memiliki kendaraan listrik untuk perjalanan sehari-hari, menurut penelitian yang diterbitkan pada tanggal 9 Desember di Energi Alam. Meskipun harga baterai telah anjlok sekitar 90% selama 15 tahun terakhir, baterai masih menyumbang hampir sepertiga harga kendaraan listrik baru. Jadi, penumpang kendaraan listrik saat ini dan masa depan mungkin akan senang melakukannya

Manfaat Dunia Nyata bagi Pemilik EV

“Kami belum menguji baterai EV dengan cara yang benar;' kata Simona Onori, penulis senior dan profesor ilmu dan teknik energi di Stanford Doerr School of Sustainability. “Yang mengejutkan kami, berkendara nyata dengan akselerasi yang sering, pengereman yang mengisi daya baterai sedikit, berhenti sejenak di toko, dan membiarkan baterai beristirahat selama berjam-jam, membantu baterai bertahan lebih lama dari yang kami perkirakan berdasarkan standar industri. tes laboratorium.”

Kejutan yang Menyenangkan

Para peneliti merancang empat jenis profil pelepasan kendaraan listrik, mulai dari pengosongan konstan standar hingga pengosongan dinamis berdasarkan data mengemudi sebenarnya. Tim peneliti menguji 92 baterai lithium ion komersial selama lebih dari dua tahun di seluruh profil pelepasannya. Pada akhirnya, semakin realistis profil yang mencerminkan perilaku berkendara sebenarnya, semakin tinggi pula peningkatan harapan hidup kendaraan listrik.

Penelitian ini menemukan bahwa ada beberapa faktor yang berkontribusi terhadap umur panjang yang tidak terduga. A pembelajaran mesin algoritma yang dilatih pada semua data yang dikumpulkan tim membantu mengungkap dampak profil pengosongan dinamis pada degradasi baterai.

Misalnya, penelitian menunjukkan korelasi antara akselerasi EV yang tajam dan pendek serta degradasi yang lebih lambat. Hal ini bertentangan dengan asumsi lama para peneliti baterai, termasuk tim penelitian ini, bahwa puncak akselerasi berdampak buruk bagi baterai kendaraan listrik.

Menekan pedal dengan kaki keras tidak mempercepat penuaan. Alexis Geslin, salah satu dari tiga penulis utama studi ini dan seorang mahasiswa PhD di bidang ilmu dan teknik material serta ilmu komputer di Stanford's School of Engineering, justru memperlambatnya.

Faktor Penuaan pada Baterai EV

Tim peneliti juga mencari perbedaan dalam penuaan baterai karena banyaknya siklus pengisian-pengosongan versus penuaan baterai yang terjadi seiring berjalannya waktu. Baterai Anda di rumah yang tidak digunakan di laci selama bertahun-tahun tidak akan berfungsi sebaik saat Anda membelinya, jika berfungsi sama sekali.

“Kami para insinyur baterai berasumsi bahwa penuaan siklus jauh lebih penting daripada penuaan yang disebabkan oleh waktu. Hal ini sebagian besar berlaku untuk kendaraan listrik komersial seperti bus dan van pengiriman yang hampir selalu digunakan atau diisi ulang,” kata Geslin. “Bagi konsumen yang menggunakan kendaraan listrik untuk pergi bekerja, menjemput anak-anak, pergi ke toko kelontong, namun sebagian besar tidak menggunakannya atau bahkan mengisi dayanya, waktu menjadi penyebab utama penuaan dibandingkan bersepeda.”

Studi ini mengidentifikasi tingkat pengosongan rata-rata yang tepat untuk menyeimbangkan penuaan waktu dan penuaan siklus, setidaknya untuk baterai komersial yang mereka uji. Untungnya, jendela tersebut berada dalam kisaran mengemudi EV konsumen yang realistis. Produsen mobil dapat memperbarui perangkat lunak manajemen baterai kendaraan listrik mereka untuk memanfaatkan temuan baru dan memaksimalkan umur baterai dalam kondisi dunia nyata.

Arah Masa Depan dalam Riset Baterai

“Ke depannya, mengevaluasi kimia dan desain baterai baru dengan profil permintaan yang realistis akan menjadi sangat penting,” kata sarjana pascadoktoral ilmu dan teknik energi Le Xu. “Para peneliti sekarang dapat meninjau kembali dugaan mekanisme penuaan pada tingkat kimia, material, dan sel untuk memperdalam pemahaman mereka. Hal ini akan memfasilitasi pengembangan algoritma kontrol canggih yang mengoptimalkan penggunaan arsitektur baterai komersial yang ada.”

Implikasinya tidak hanya terbatas pada baterai, menurut studi tersebut. Para ilmuwan dan insinyur dapat menerapkan prinsip-prinsip ini pada aplikasi penyimpanan energi lainnya, serta pada material dan perangkat lain dalam ilmu fisika yang mengutamakan penuaan, seperti plastik, kacamata, sel surya, dan beberapa biomaterial yang digunakan dalam implan.

“Pekerjaan ini menyoroti kekuatan pengintegrasian berbagai bidang keahlian – mulai dari ilmu material, kontrol, dan pemodelan hingga pembelajaran mesin – untuk memajukan inovasi,” kata Onori.

Referensi: “Bersepeda dinamis meningkatkan masa pakai baterai” oleh Alexis Geslin, Le Xu, Devi Ganapathi, Kevin Moy, William C. Chueh dan Simona Onori, 9 Desember 2024, Energi Alam.
DOI: 10.1038/s41560-024-01675-8