電気自動車のバッテリーが消耗するのはなぜですか？

電気自動車（EV）で使用される大型バッテリーは、ラップトップのバッテリーよりも耐久性がありますが、他のリチウムイオンバッテリーと同様に時間の経過とともに消耗します。ここでは、電気自動車のバッテリーの消耗につながる原因とその理由を見ていきます。

電気自動車のバッテリーは時間の経過とともにどのように劣化しますか？

EVバッテリーの消耗率には、主に2つの要因が影響します。バッテリーの古さ、使用状況、環境です。2番目のカテゴリには、電気自動車の運転、バッテリーの充電、車の保管、気候などの環境要因などが含まれます。

バッテリーの使用年数

最初のカテゴリーであるバッテリーの経年劣化による劣化は避けられません。すべてのリチウムイオンバッテリーは、時間の経過とともに使用されるにつれて効率が着実に低下します。これはカレンダーエージングとも呼ばれ、非常に段階的なプロセスです。また、毎年同じ割合で発生することはありません。

中古電気自動車のレポートを追跡して購入者に提供する電気自動車のスタートアップRecurrentによると、電気自動車のバッテリーは、寿命の開始時と終了時に最大の容量低下を経験します。通常、最初に急激な低下があり、バッテリーが安定すると横ばいになり、数年後にさらに低下します。この減少は通常わずかで、数千マイル後でも総容量の5〜10％です。

では、なぜこの劣化が起こっているのでしょうか？リチウムイオン電池の製造方法と動作方法が原因です。電気自動車のバッテリーは、化学反応に依存して、自動車のエンジンに電力を供給する電子を生成します。それらは、いわゆる「活物質」を使用してそれらを生成し、反応を引き起こします。リチウムイオン電池では、この材料はリチウムです。

バッテリーは何度も使用されるため、このリチウムの一部は常に使い果たされています。これが十分に長く発生すると、同じ量の電力を生成するのに十分な活物質がないため、バッテリーが保持できる総充電量が減少します。このタイプの劣化は、静電容量損失とも呼ばれます。

環境および使用上の要因

環境要因、特に温度は、EVバッテリーの性能に影響を与えることが証明されています。たとえば、非常に寒い天候では、電気自動車のバッテリー内の液体がより粘性になり、電気を生成するために必要な反応が遅くなります。これは、モーターに利用できる電力が少ないことを意味するため、加速する電力が少なくなります。これがパワーフェージングと呼ばれるのも不思議ではありません。電気自動車はこれを防ぐために温度制御システムを備えていますが、それでも異常気象では問題になります。時間の経過に伴う腐食やバッテリー内部の堆積物も、電力損失を引き起こす可能性があります。

そして、それは寒い天気だけではありません。熱は一時的に電力を減らし、一般に電力損失の加速に寄与する可能性がありますが、今日の電気自動車では、温暖な気候と暑い気候の間の電力損失の差はわずかです。Cars.comは次のように書いています：

「Geotabによると、4年後、温暖な気候のEVは、暑い気候のEVよりもバッテリーの劣化が少ないですが、その差は4分の1パーセント未満です…アクティブな熱管理のない単一の2015年モデルEVと比較すると、日産リーフと別の2015年モデルであるテスラモデルSが最も有用である可能性があります。Geotabは、リーフの平均縮退率が4.2％であるのに対し、モデルSは2.3％であると報告しています。

直流急速充電（DCFC）ステーションを使用すると、電気自動車のバッテリー寿命も低下します。自動車メーカーのKiaは、バッテリー寿命全体で10％の容量損失が発生したのは、DCFCの使いすぎによるものだと考えています。DCFCは、携帯電話で常に急速充電を使用するとバッテリーの寿命が短くなるのと同じように、すべてのエネルギーをすばやく流すためにバッテリーに大きな負担をかけます。これは、バッテリーに投入するエネルギーが多いほど、バッテリーのセル内を移動する電子とイオンが増えるためです。これにより、微小な損傷が発生し、バッテリーコンポーネントに余分なストレスがかかり、頻繁に行うと容量が低下する可能性があります。

ほとんどのEVメーカーは、急速充電を「控えめに」使用する必要があることに同意していますが、この記事の執筆時点では、「控えめに」が何を意味するかについて明確な定義はありません。やむを得ない場合や長距離の旅行では、急速充電をできるだけ少なくし、ほとんどの場合、通常のレベル1または2の充電を維持することをお勧めします。

バッテリーの劣化を心配する必要がありますか？

バッテリー容量が時間の経過とともに徐々に減少することを知っている限り、劣化についてあまり心配する必要はありません。ただし、この削減について事前に計画し、数年以内に運転できる距離の計算にそれを考慮に入れる必要があります。完全な故障に関しては、完全なバッテリーの故障は非常にまれであり、通常はメーカーの保証の対象となります。

ある程度の劣化は避けられませんが、バッテリーの世話をすれば、車両の寿命全体にわたってその範囲のほとんどを保持する可能性があります。DCFCの充電が多すぎないようにしてください。極度の高温または低温で充電する前に、バッテリーを準備してください。可能であれば、エネルギーを節約するために車を充電器に接続したままにしておきます。購入する前に、あなたが住んでいる気候とそれがバッテリーにどのように影響するかを考えてください。技術が進歩するにつれて、電気自動車の電力とバッテリーの寿命に関するこれらの制限の多くは、減少するか、完全になくなる可能性があります。EVバッテリーの交換費用を知っているなら、これは特に朗報です。