Aqueles de nós que vivem em climas extremos esbarram em um obstáculo comum quando se trata de veículos elétricos: como a duração da bateria lidará com o clima? Quanto mais ao norte você for, mais sussurros ouvirá sobre o efeito catastrófico que os invernos têm na vida útil da bateria, tornando seu EV pouco mais do que um erro caro. Vamos dar uma olhada em como as baterias EV reagem ao frio e compará-lo aos efeitos extremos do calor.
O frio reduz a vida útil da bateria do EV?
Um estudo de 20 dos modelos de carros elétricos mais vendidos na Noruega mostra que o frio reduz o alcance em uma média de 18,5% em comparação com sua faixa nominal.
Para descobrir por que, precisamos olhar para a natureza da resistência elétrica. Resistência é como qualquer material se opõe a uma corrente elétrica. Metais como o cobre têm baixa resistência, e é por isso que os usamos para fazer circuitos. Enquanto isso, a borracha tem alta resistência, por isso a colocamos na parte externa dos cabos para evitar que os usuários sejam eletrocutados.
Quando você considera o aquecimento da cabine, o alcance do EV cai 41%.
Essa condutividade é principalmente ditada por quanto espaço os átomos desses materiais têm em sua camada eletrônica mais externa para que mais elétrons passem. À medida que o calor aumenta, esses átomos começam a se mover muito mais, tornando mais difícil para os elétrons se moverem pelo material de forma eficiente sem colidir uns com os outros. Por outro lado, um material mais frio tem átomos que não se movem tanto, facilitando a passagem dos elétrons. Esse fenômeno permite supercondutores, que podem manter uma carga elétrica indefinidamente, desde que a temperatura permaneça super baixa.
Isso parece ótimo, mas por que então o desempenho da bateria despenca no frio? Afinal, as baixas temperaturas não deveriam facilitar a transmissão elétrica? Um problema é que um EV está usando muitos sistemas suplementares no frio que eles não usam de outra forma. AAA estima que, quando você considera o aquecimento da cabine, O alcance do EV cai em 41%.
O frio também afeta negativamente a química da bateria. Existem camadas de grafite no lado do ânodo de uma célula de bateria, entre as quais os íons de lítio repousam. Quando descarregados, esses íons atravessam o separador de eletrólito líquido para o lado do cátodo para se encontrar com os elétrons que tomaram a rota cênica através do motor EV. O eletrólito líquido fica mais viscoso com o frio e eventualmente congela. Essa mudança de estado aumenta a resistência, diminuindo assim o desempenho da bateria.
Com essa resistência aumentada, os íons de lítio têm dificuldade em se aninhar entre as camadas de grafite durante o carregamento, então eles começam a se depositar diretamente na superfície do grafite. Este lítio se acumula ao longo do tempo, especialmente quando o carregamento rápido no frio em estruturas chamadas dendritos. Esses dendritos tornam mais difícil para os íons se estabelecerem adequadamente entre as camadas de grafite no futuro, reduzindo a capacidade máxima da bateria. Pior ainda, se esses dendritos ficarem grandes o suficiente para perfurar a camada separadora de ânodo/catodo, sua bateria entrará em curto-circuito e será destruído. As baterias EV têm camadas térmicas entrelaçadas em suas células para regular a temperatura, evitar o crescimento acelerado de dendritos e manter a condutividade dos eletrólitos em baixas temperaturas, mas muitas vezes você teria sorte de equilibrar a energia necessária para aquecer as baterias a um nível utilizável. nível.
O advento das baterias de estado sólido pode um dia nos ajudar a evitar os problemas de uma mudança sólido-líquido nos eletrólitos. Dito isto, os dendritos ainda serão um problema de longo prazo, além de baterias de estado sólido ainda precisarem de temperaturas relativamente altas para conduzir energia. Vamos cruzar os dedos para avanços futuros.
O aquecimento é uma área onde os carros a gás têm uma vantagem distinta. Os motores de combustão interna desperdiçam cerca de 60% de sua energia como calor, grande parte do qual é reciclado de volta à cabine para aquecimento durante o inverno. Os verões são um pouco mais trabalhosos, mas mesmo assim, o ar condicionado não deve afetar a quilometragem em mais de 20%.
O calor reduz a capacidade da bateria do EV?
Tão ruim quanto o som do frio, o calor extremo é ainda pior para as baterias EV. O calor alto inicia reações químicas que produzem gás e outros subprodutos que deterioram a capacidade de carga da bateria. Esse gás pode então se expandir e romper o invólucro da célula da bateria. É por isso que às vezes você verá “almofadas picantes” – baterias inchadas à beira do fracasso – em eletrônicos pessoais. Na pior das hipóteses, essa volatilidade leva a explosões, embora os sistemas de gerenciamento de bateria EV sejam avançados o suficiente para dar avisos bem antes que as coisas fiquem tão ruins.
Apesar de precisar de uma faixa de temperatura bastante confortável para operar as baterias EV, o alcance melhorou consideravelmente em relação aos anos anteriores. Mesmo com cortes acentuados no alcance, você ainda deve estar bem para a condução urbana do dia-a-dia com um EV no inverno. Se a ansiedade de alcance ainda for difícil de superar antes de mergulhar, considere um híbrido para que você possa ter esse backup de gás quando as coisas ficarem especialmente frias.
Recomendações dos editores