Batterijdegradatie

Batterijdegradatie is het permanente verlies van energieopslagcapaciteit of vermogenspotentieel door tijd, temperatuur en gebruik.

In een EV kan degradatie blijken uit:

Minder bruikbare energie en rijbereik
Hogere interne weerstand
Meer warmteontwikkeling onder belasting
Minder laadvermogen of vermogen voor regeneratief remmen
Lager piek- of aanhoudend aandrijfvermogen
Eén zwakke celgroep die de rest van het pakket begrenst

Alle oplaadbare EV-batterijen degraderen met een snelheid die wordt bepaald door chemie, elektrodeontwerp, batterijtemperatuur, laadtoestand, laadvermogen, pakketkoeling, softwarelimieten en voertuiggebruik. Dit permanente verlies mag niet worden verward met tijdelijk verlies van winterbereik of een storing in het batterijsysteem.

Wat batterijdegradatie verandert

Batterijgezondheid wordt vaak teruggebracht tot de resterende capaciteit. Die is belangrijk, maar vertelt niet het hele verhaal.

Twee batterijen met hetzelfde gemeten capaciteitsbehoud kunnen zich verschillend gedragen als één ervan een aanzienlijk hogere interne weerstand heeft ontwikkeld.

Capaciteitsverlies

Capaciteitsverlies betekent dat de batterij minder bruikbare energie opslaat dan toen ze nieuw was.

Als een batterij bijvoorbeeld oorspronkelijk 80 kWh over haar bruikbare werkingsvenster leverde en later onder vergelijkbare testomstandigheden 72 kWh levert, is de gemeten bruikbare capaciteit met 10% afgenomen.

Capaciteitsbehoud =
Huidige gemeten capaciteit ÷ Referentiecapaciteit toen nieuw

Capaciteitsbehoud =
72 kWh ÷ 80 kWh
= 90%

Minder bruikbare energie kan het rijbereik verkleinen, al hangt de werkelijke verandering ook af van voertuigefficiëntie, weer, banden, snelheid en route.

Weerstandstoename en vermogensverlies

De interne weerstand neemt normaal toe naarmate een batterij veroudert.

Een hogere weerstand veroorzaakt:

Een grotere spanningsdaling tijdens accelereren
Een grotere spanningsstijging tijdens laden
Meer warmteontwikkeling
Eerder bereiken van celspanningslimieten
Lager laadvermogen
Minder vermogen voor regeneratief remmen
Lager piek- of aanhoudend aandrijfvermogen

De relatie tussen stroom, weerstand en weerstandsgebonden warmte is bij benadering:

Weerstandswarmte ∝ Stroom² × Weerstand

Een batterij kan dus een groot deel van haar oorspronkelijke energiecapaciteit behouden en toch minder goed in staat zijn om hoog vermogen op te nemen of te leveren.

Fabrikanten bouwen vaak voldoende vermogensmarge in, zodat een matige weerstandstoename niet onmiddellijk merkbaar is. Capaciteitsverlies kan door minder bereik zichtbaar worden voordat de bestuurder vermogensverlies opmerkt.

Verlies van laadvermogen

Bij een gedegradeerde batterij kan de laadstroom eerder moeten worden verminderd, omdat de grotere weerstand celspanning en temperatuur sneller doet stijgen.

Mogelijke gevolgen zijn:

Lager piekvermogen bij DC-laden
Eerdere afbouw van het laadvermogen
Langere laadtijd
Meer actieve koeling
Grotere gevoeligheid voor lage temperatuur
Minder reproduceerbaar laden tijdens meerdere stops

Een tragere laadsessie bewijst niet dat de batterij is gedegradeerd. Ook het vermogen van de lader, de batterijtemperatuur, SOC bij aankomst, vermogensdeling en preconditionering moeten worden beoordeeld.

Celonbalans

Accupakketten worden begrensd door de eerste bewaakte celgroep die haar bovenste of onderste spanningslimiet bereikt.

Als één groep meer capaciteit heeft verloren of een hogere weerstand heeft ontwikkeld dan de andere, kan ze:

Tijdens laden vroeg de maximale spanning bereiken
Tijdens ontladen vroeg de minimale spanning bereiken
De bruikbare pakketenergie verminderen
Het laadvermogen eerder laten afbouwen
Het aandrijfvermogen nabij leeg beperken

Celbalancering kan verschillen in ladingsniveau corrigeren, maar niet de capaciteit herstellen die een gedegradeerde groep permanent heeft verloren.

Tijdelijk bereikverlies is geen degradatie

Het rijbereik kan aanzienlijk veranderen zonder permanente schade aan de batterij.

Tijdelijk bereikverlies kan worden veroorzaakt door:

Lage batterijtemperatuur
Cabineverwarming
Natte, besneeuwde of koude wegen
Winterbanden
Harde wind
Hogere snelwegsnelheid
Dakdragers of dakkoffers
Trekken van een aanhanger
Veranderde rijstijl
Een onnauwkeurige bereikschatting
Een recente BMS-herkalibratie

Een koude batterij heeft een hogere weerstand en kan onder belasting haar onderspanningsgrens eerder bereiken. Een deel van de opgeslagen energie kan toegankelijker worden nadat de cellen zijn opgewarmd of de batterij heeft gerust.

Permanente degradatie blijft bestaan nadat rekening is gehouden met temperatuur, belasting en effecten van de SOC-schatting.

Daarom is het bereik dat na het laden wordt weergegeven geen betrouwbare meting van de batterijgezondheid. De bereikschatter kan op recent verbruik reageren in plaats van de batterijcapaciteit te meten.

Kalenderveroudering

Kalenderveroudering treedt na verloop van tijd op, ook wanneer het voertuig geparkeerd staat.

De batterij hoeft geen laadcycli te voltooien om chemische verouderingsreacties voort te zetten.

Kalenderveroudering wordt sterk beïnvloed door:

Tijd
Celtemperatuur
Laadtoestand
Celspanning
Batterijchemie
Ontwerp van elektroden en elektrolyt

Een hoge temperatuur versnelt ongewenste chemische reacties. Een hoge SOC brengt veel lithium-ionchemieën op een belastendere celspanning. De combinatie van warmte en langdurig hoge SOC is daarom bijzonder veeleisend.

Dit betekent niet dat af en toe tot 100% laden noodzakelijk schadelijk is. Het belangrijkere verschil is dat tussen kort vóór een rit een hoge SOC bereiken en het voertuig dagen of weken bijna vol geparkeerd laten staan.

Opslagbelasting van de batterij bij verschillende temperaturen en laadtoestanden

Kalenderveroudering kan leiden tot:

Verlies van bruikbaar lithium
Ontleding van de elektrolyt
Groei van oppervlaktelagen
Toegenomen interne weerstand
Gasvorming
Minder energiecapaciteit
Lager laad- en ontlaadvermogen

Kalender- en cyclische veroudering zijn nuttige categorieën, maar niet volledig gescheiden. Veel van dezelfde chemische reacties treden tijdens beide op en cyclisch gebruik kan omstandigheden creëren die ook nadat de stroom stopt veroudering blijven veroorzaken.

Cyclische veroudering

Cyclische veroudering is degradatie die samenhangt met laden en ontladen.

Telkens wanneer energie door de batterij beweegt, zetten de elektroden uit en krimpen ze, bewegen ionen door de cel en gaat een deel van de energie als warmte verloren. Ook treden kleine ongewenste reacties op.

Het effect hangt van meer af dan het aantal keren dat de laadkabel wordt aangesloten.

Belangrijke factoren zijn:

Totale energieomzet
Ontladingsdiepte
Gemiddelde SOC
C-rate tijdens laden
Ontlaadvermogen
Batterijtemperatuur
Celchemie
Rusttijd tussen cycli

Een ondiepe cyclus onder gematigde omstandigheden is niet gelijk aan een diepe cyclus met hoog vermogen bij een ongunstige temperatuur.

Equivalente volledige cycli

Eén laadsessie is niet gelijk aan één batterijcyclus.

Een equivalente volledige cyclus, of EFC, vertegenwoordigt een cumulatieve energieomzet die gelijk is aan 100% van de bruikbare batterijcapaciteit.

Voorbeelden:

Twee cycli van 50 procentpunt zijn samen ongeveer één EFC
Vier cycli van 25 procentpunt zijn samen ongeveer één EFC
Vijf cycli waarin 20% van de capaciteit wordt gebruikt zijn samen ongeveer één EFC

Regeneratief remmen draagt ook bij aan de laadomzet.

Geotab gebruikt in zijn vlootonderzoek hetzelfde cumulatieve concept: wanneer viermaal 25% van de capaciteit wordt gebruikt en aangevuld, vertegenwoordigt dat één volledige equivalente cyclus. (Geotab)

Daardoor is EFC nuttiger dan alleen het aantal laadsessies tellen.

Ontladingsdiepte en gemiddelde SOC

Ontladingsdiepte en gemiddelde SOC beschrijven verschillende soorten belasting.

Ontladingsdiepte

De ontladingsdiepte beschrijft hoeveel van het batterijvenster tijdens een cyclus wordt gebruikt.

Voorbeelden:

70% tot 50% is een cyclus van 20 procentpunt
80% tot 30% is een cyclus van 50 procentpunt
100% tot 10% is een cyclus van 90 procentpunt

Herhaald diep cyclisch gebruik kan meer mechanische en elektrochemische belasting veroorzaken dan ondiep gebruik, hoewel de exacte relatie afhangt van chemie en werkingsvenster.

Gemiddelde SOC

Twee cycli kunnen dezelfde diepte hebben, maar bij verschillende gemiddelde ladingsniveaus plaatsvinden:

20% tot 70%
50% tot 100%

Beide gebruiken 50 procentpunt, maar de tweede cyclus brengt meer tijd bij een hoge celspanning door.

De hogere gemiddelde SOC kan de kalenderbelasting vergroten, hoewel de diepte identiek is.

Belasting door batterijcycli bij verschillende laadtoestanden

Moeten EV's tussen 20% en 80% blijven?

De vaak herhaalde 20–80%-regel is te eenvoudig.

De bijgewerkte vlootanalyse van Geotab vond weinig verschil tussen voertuigen die weinig en matig werden blootgesteld aan een SOC onder 20% of boven 80%. Een duidelijkere toename trad pas op bij de groep die meer dan 80% van de totale tijd aan deze uitersten doorbracht. Die groep met hoge blootstelling had gemiddeld 2,0% jaarlijkse degradatie, tegenover 1,4–1,5% in de groepen met lagere blootstelling. (Geotab)

Dit betekent niet dat SOC geen effect heeft. Het suggereert dat langdurig bijna vol of leeg blijven belangrijker is dan die delen van de batterij af en toe gebruiken.

Voor de meeste eigenaars:

100% gebruiken vóór een lange rit is normaal
Met een lage SOC thuiskomen of een lader bereiken is normaal
Het voertuig lange tijd bijna vol laten staan is minder wenselijk
Het lange tijd bijna leeg laten staan moet worden vermeden
Fabrikantspecifieke laadrichtlijnen gaan boven algemene regels

Sommige LFP-voertuigen krijgen ook de instructie om op vastgelegde intervallen volledig te laden, zodat het BMS de SOC nauwkeurig kan kalibreren.

Wat in de cel verandert

Batterijdegradatie is niet één afzonderlijke reactie. Verschillende mechanismen kunnen tegelijk optreden.

Verlies van de lithiumvoorraad

Een deel van het lithium raakt opgesloten in producten van nevenreacties en is niet langer beschikbaar voor normale beweging tussen de elektroden.

Een belangrijke oorzaak is de groei van de solid-electrolyte interphase, of SEI, op de negatieve elektrode.

De SEI is noodzakelijk omdat ze de elektrode tegen verdere ontleding van de elektrolyt beschermt en lithiumionen toch doorlaat. De vorming en groei van de laag verbruikt echter actief lithium en elektrolyt.

Laboratorium- en diagnoseonderzoek noemt verlies van de lithiumvoorraad door SEI-groei een belangrijke bron van vroeg capaciteitsverlies, in sommige cellen gevolgd door toenemend verlies van actief materiaal. (US Department of Energy)

Wanneer de SEI dikker of beschadigd raakt, kan ze ook de interne weerstand verhogen.

Verlies van actief materiaal

Delen van een elektrode kunnen stoppen met deelnemen aan de batterijreactie.

Mogelijke oorzaken zijn:

Barsten van deeltjes
Structurele faseveranderingen
Loslaten van de elektrode
Verlies van elektrisch contact
Aantasting van het bindmiddel
Oplossen van actief materiaal
Geblokkeerde ionenpaden

Het actieve materiaal kan fysiek nog in de cel aanwezig zijn, maar niet meer goed genoeg zijn verbonden om ionen op te slaan en af te geven.

Onderzoek naar batterijveroudering noemt zowel verlies van de lithiumvoorraad als verlies van actief materiaal belangrijke bijdragen aan capaciteits- en vermogensverlies. (US Department of Energy)

Degradatie van de elektrolyt

De elektrolyt is niet volkomen stabiel over het volledige celspannings- en temperatuurbereik.

Ze kan met de elektroden reageren, vooral bij:

Hoge celspanning
Verhoogde temperatuur
Beschadigde elektrodeoppervlakken
Hoge laadstroom
Verontreinigde of defecte gebieden

Ontleding van de elektrolyt kan bijdragen aan:

Gasvorming
Weerstandstoename
Verlies van lithium
Groei van oppervlaktelagen
Minder ionische geleidbaarheid
Droge gebieden binnen de elektrodestructuur

Elektrolyt en elektrodegrenslagen zijn nauw verbonden. Schade aan één component kan degradatie elders in de cel versnellen.

Lithiumplating

Tijdens het laden horen lithiumionen zich in de structuur van de negatieve elektrode te verplaatsen.

Als lithium een anode op grafietbasis sneller bereikt dan het kan worden opgenomen, kan metallisch lithium zich op het oppervlak afzetten.

Lithiumplating is waarschijnlijker wanneer:

De cel koud is
De laadstroom hoog is
De SOC hoog is
De negatieve elektrode dik is
De interne weerstand is toegenomen
Ionenpaden ongelijkmatig zijn
De cel productiefouten heeft

Onderzoek van het DOE noemt een hoge laadsnelheid, lage temperatuur en hoge elektrodebelading belangrijke omstandigheden voor plating. Afgezet lithium kan capaciteitsverlies, grotere weerstand en mogelijk interne kortsluiting veroorzaken. (US Department of Energy)

Een deel van het afgezette lithium kan omkeerbaar zijn, maar een ander deel kan elektrisch contact verliezen en inactief dood lithium worden. Een normale ontlading herstelt dit niet noodzakelijk.

Daarom kan een koude EV DC-laden en regeneratief remmen sterk beperken totdat de batterij is opgewarmd.

Mechanische schade en uitzetting van silicium

Elektrodematerialen veranderen van volume wanneer ionen erin en eruit bewegen.

Grafiet verwerkt deze beweging relatief goed. Silicium kan veel meer lithium opslaan, maar zet tijdens het laden veel sterker uit.

Herhaalde uitzetting kan:

Siliciumdeeltjes laten barsten
De elektrodecoating beschadigen
Elektrische verbindingen verbreken
De SEI verstoren
Verse oppervlakken blootleggen
Extra elektrolyt en lithium verbruiken
De cel sterker laten zwellen

Anoden met grafiet-silicium of voornamelijk silicium vereisen daarom zorgvuldig ontwikkelde deeltjes, bindmiddelen, elektrolytadditieven, porositeit en drukregeling.

Kalender- en cyclische veroudering werken op elkaar in

Kalenderveroudering gaat tijdens rijden en laden door, terwijl cyclisch gebruik de omstandigheden verandert waaronder kalenderachtige reacties optreden.

Bijvoorbeeld:

Snelladen verhoogt de temperatuur
Een hoge SOC na het laden verhoogt de spanningsgebonden belasting
Rijden kan het pakket opwarmen voordat het wordt geparkeerd
Gebarsten deeltjes leggen nieuwe oppervlakken bloot die reageren terwijl het voertuig stilstaat
SEI-groei verhoogt de weerstand en veroorzaakt tijdens latere cycli meer warmte

Het is daarom niet mogelijk ieder procentpunt degradatie netjes aan tijd of cyclisch gebruik toe te wijzen.

Het onderscheid blijft nuttig, omdat het verklaart waarom zowel oudere EV's met weinig kilometers als nieuwere EV's met veel kilometers om verschillende redenen meetbare degradatie kunnen vertonen.

Temperatuur en degradatie

Temperatuur beïnvloedt vrijwel ieder verouderingsmechanisme.

Hoge temperatuur

Warmte versnelt chemische reacties in de cel.

Langdurige hoge temperatuur kan het volgende vergroten:

SEI-groei
Ontleding van de elektrolyt
Gasvorming
Oplossen van overgangsmetalen
Kalenderveroudering
Weerstandstoename

Uit de nieuwste vlootgegevens van Geotab bleek dat voertuigen in de groep met een heet klimaat gemiddeld 0,4 procentpunt per jaar sneller degradeerden dan voertuigen in gematigder omstandigheden. Het onderzoek definieerde de groepen volgens het aandeel dagen boven 25°C en kon constant koude klimaten niet op dezelfde manier afzonderlijk beoordelen. (Geotab)

Actieve koeling vermindert het effect, maar kan niet ieder temperatuurverschil tussen klimaten en gebruikspatronen wegnemen.

Lage temperatuur

Koude opslag is doorgaans niet gelijk aan warme opslag. Een lage temperatuur vertraagt veel verouderingsreacties.

Het voornaamste probleem is een koude cel op grafietbasis te krachtig laden.

Bij lage temperatuur:

Verplaatsen ionen zich langzamer
Neemt de interne weerstand toe
Neemt grafiet lithium langzamer op
Stijgt de celspanning tijdens laden sneller
Neemt het risico op lithiumplating toe

Het BMS moet de laadstroom beperken of de batterij verwarmen voordat het hoog vermogen toestaat.

De belasting door laden bij koud weer hangt daarom sterk af van preconditionering, thermisch beheer en laadsoftware.

Snelladen en degradatie

DC-snelladen is een normale ontwerptoepassing van een moderne EV. De batterij en het BMS zijn gebouwd om dit binnen vastgelegde grenzen mogelijk te maken.

Het effect op degradatie hangt van veel meer af dan het cijfer op de lader:

Werkelijk batterijvermogen
Batterijcapaciteit
C-rate tijdens laden
Batterijtemperatuur
SOC bij aankomst
Laadcurve
Celontwerp
Koelprestaties
Hoe vaak hoog vermogen wordt gebruikt

Een laadvermogen van 150 kW vertegenwoordigt ongeveer:

1C voor een batterij van 150 kWh
2C voor een batterij van 75 kWh
3C voor een batterij van 50 kWh

Hetzelfde ladervermogen veroorzaakt dus niet in ieder voertuig dezelfde belasting op celniveau.

Praktijkgegevens over snelladen

Geotab verdeelde meer dan 22.700 EV's in groepen op basis van laadgebruik. Voertuigen waarbij DC-laden minder dan 12% van de laadsessies vormde, hadden gemiddeld 1,5% jaarlijkse degradatie. Voertuigen die vaker DC laadden, hadden gemiddeld 2,5%. (Geotab)

Binnen de groep met frequent DC-gebruik maakte ook het laadvermogen verschil:

Laadgebruiksgroep	Definitie	Gemiddelde jaarlijkse degradatie
Lage DC-frequentie	DC-laden tijdens minder dan 12% van alle laadsessies	1,5%
Hoge frequentie, DC met lager vermogen	DC-laden tijdens meer dan 12%; minder dan 40% van de DC-sessies boven 100 kW	2,2%
Hoge frequentie, DC met hoog vermogen	DC-laden tijdens meer dan 12%; meer dan 40% van de DC-sessies boven 100 kW	3,0%

Dit zijn samengevoegde groepsgemiddelden en geen voorspellingen voor een bepaald voertuig. Geotab anonimiseerde de modellen en scheidde chemie, pakketgrootte, koelontwerp, klimaat en laadcurve niet als beheerste laboratoriumvariabelen. De resultaten tonen niettemin een duidelijk verband tussen frequent laden met hoog vermogen en sneller capaciteitsverlies in de gegevensverzameling. (Geotab)

De praktische conclusie is niet dat eigenaars DC-laden moeten vermijden. Snelladen bestaat om lange ritten en intensief gebruik mogelijk te maken.

Gebruik het wanneer het praktisch voordeel biedt. Langzamer laden verdient de voorkeur wanneer de auto toch meerdere uren geparkeerd staat en snelladen geen voordeel oplevert.

Rijden en regenereren met hoog vermogen

Ook hoog ontlaadvermogen veroorzaakt warmte en mechanische belasting, maar het effect hangt af van duur en temperatuurregeling.

Korte acceleraties met hoog vermogen zijn doorgaans minder veeleisend dan:

Langdurig rijden met hoge snelheid
Lange beklimmingen
Trekken van een aanhanger
Circuitgebruik
Herhaald accelereren met vol vermogen

Regeneratief remmen voegt laadomzet toe. Het BMS beperkt regeneratie wanneer temperatuur, SOC, spanning of vermogenspotentieel een hoge laadstroom ongeschikt maakt.

Voor de meeste particuliere eigenaars zullen normale acceleratie en regeneratief remmen de batterijveroudering waarschijnlijk niet domineren. Tijd, temperatuur, blootstelling aan SOC en laadpatroon zijn meestal belangrijker.

Verschillen tussen celchemieën

De naam van de chemie bepaalt degradatie niet op zichzelf, maar verandert wel de fundamentele afwegingen.

NMC, NCA en NCMA

Nikkelhoudende cellen bieden een hoge energiedichtheid en groot vermogenspotentieel.

Hun veroudering kan gevoelig zijn voor:

Hoge celspanning
Hoge temperatuur
Stabiliteit van een nikkelrijke kathode
Barsten van deeltjes
Oxidatie van de elektrolyt
Oplossen van overgangsmetalen

Fabrikanten beheersen deze belastingen met coatings, elektrolytadditieven, spanningslimieten, koeling en BMS-kalibratie.

LFP

LFP biedt doorgaans:

Een lange cyclische levensduur
Grote thermische stabiliteit
Goede bestendigheid tegen frequent cyclisch gebruik
Lagere kosten voor kathodemateriaal

Het is niet immuun voor degradatie.

LFP-cellen ondervinden nog steeds:

SEI-groei
Verlies van actief lithium
Veroudering van de elektrolyt
Weerstandstoename
Celonbalans
Beperkingen tijdens laden bij kou

Langdurige opslag bij een hoge SOC en hoge temperatuur kan nog altijd vermijdbare belasting veroorzaken.

De vlakke spanningscurve van LFP maakt SOC-schatting ook moeilijker. Daardoor kunnen schijnbare veranderingen in bereik of percentage op degradatie lijken wanneer het BMS opnieuw kalibreert.

Siliciumhoudende anoden

Een hoger siliciumgehalte kan de energiedichtheid vergroten, maar veroorzaakt ook meer elektrode-uitzetting en herhaalde beschadiging van de oppervlaktelaag.

Het degradatieresultaat hangt sterk af van:

Siliciumgehalte
Deeltjesstructuur
Bindmiddel
Elektrolytadditieven
Celdruk
Laadstrategie

Een batterij die als siliciumhoudend wordt aangeboden, heeft niet automatisch een slechte duurzaamheid. De uitvoering telt.

Natrium-ion

Natrium-ioncellen gebruiken andere elektrodematerialen en hebben andere verouderingsmechanismen dan lithium-ioncellen.

Mogelijke voordelen op het gebied van kosten en temperatuurgedrag leiden niet automatisch tot een langere levensduur. In vergelijking met gevestigde lithium-ionchemieën blijven praktijkgegevens over langdurig voertuiggebruik beperkt.

Claims over de duurzaamheid van natrium-ion moeten daarom voor het specifieke celontwerp worden beoordeeld en niet op de volledige technologiefamilie worden toegepast.

Degradatie verloopt doorgaans niet lineair

Een batterij verliest niet noodzakelijk ieder jaar hetzelfde capaciteitspercentage.

Een gebruikelijke curve kan bestaan uit:

Een aanvankelijke stabilisatieperiode met relatief zichtbaar vroeg verlies
Een lange periode van geleidelijke degradatie
Een mogelijke versnelde fase aan het einde van de levensduur, soms de knik genoemd

Niet iedere EV-batterij ontwikkelt tijdens de voertuiglevensduur een uitgesproken knik.

Geotab stelde vast dat veel nieuwere voertuigen in zijn gegevens tijdens het eerste of de eerste twee jaren sterker daalden en daarna stabiliseerden. Acht van de 11 gevestigde modellen die uit de eerdere gegevensverzameling waren overgenomen, hadden na stabilisatie gemiddeld 1,4% jaarlijkse degradatie. (Geotab)

Daarom is de gemiddelde jaarlijkse procentuele waarde vermenigvuldigen met de voertuigleeftijd onbetrouwbaar:

2,3% × 10 jaar ≠ een betrouwbare voorspelling van 23% verlies

De waarde van 2,3% is een groepsgemiddelde, geen universele lineaire verouderingswet.

Degradatie is niet hetzelfde als batterijstoring

Een batterij kan geleidelijk degraderen zonder defect te raken.

Een storing in het batterijsysteem kan daarentegen worden veroorzaakt door:

Een defecte cel
Een interne kortsluiting in een cel
Overmatige zelfontlading
Een defecte contactor
Een isolatiefout
Een koelmiddellek
Een defecte spannings- of temperatuursensor
Een beschadigde busbar
Een communicatiestoring
Schade door botsing of aan de onderzijde
Een defecte component van het batterijmanagementsysteem

Een pakket kan 95% van zijn energiecapaciteit behouden en toch reparatie nodig hebben omdat één elektrische component defect is.

Een ander pakket kan met 80% resterende capaciteit normaal werken, maar minder rijbereik bieden.

Dit onderscheid is ook belangrijk voor garanties. Een defectgarantie en een garantie op capaciteitsbehoud dekken niet noodzakelijk dezelfde omstandigheden.

Hoe batterijgezondheid wordt gemeten

De batterijgezondheid nauwkeurig meten is moeilijker dan het bereik op het dashboard aflezen.

Gebruikelijke methoden zijn:

Door het BMS gemelde gezondheidstoestand
Beheerde energie-ontlaadtests
Diagnoseprocedures van de fabrikant
Capaciteitstests in de werkplaats
Energie meten over een bekend SOC-interval
Spreiding in celspanning en weerstand analyseren
Langdurige telematica-analyse

Door het BMS gemelde gezondheidstoestand

Het BMS schat de batterijgezondheid op basis van gegevens als:

Energieomzet
Integratie van de stroom
Spanningsgedrag
Interne weerstand
Celonbalans
Temperatuurhistorie
Laadhistorie
Batterijleeftijd

Een weergegeven SOH-percentage kan capaciteitsbehoud, vermogenspotentieel of een bedrijfseigen combinatie vertegenwoordigen.

SOH-cijfers van verschillende fabrikanten zijn niet noodzakelijk vergelijkbaar, omdat ze andere waarden kunnen gebruiken voor:

Referentiecapaciteiten
Buffers
Temperatuurcorrecties
Testmethoden
Schattingsmodellen
Definities van 'nieuw'

Beheerde energietest

Een beheerste capaciteitstest meet de energie die onder bekende omstandigheden over een vastgelegd SOC-venster wordt geleverd.

Voor een nuttige vergelijking moet de test rekening houden met:

Batterijtemperatuur
SOC bij aanvang en einde
Hulpverbruik van het voertuig
Laad- en ontlaadverliezen
BMS-kalibratie
Of de referentie bruto of bruikbare capaciteit is
Batterijbuffers

Een werkplaats- of ingebouwde fabrikanttest is doorgaans betrouwbaarder dan proberen degradatie uit één laadfactuur af te leiden.

Batterijgezondheidstest van Tesla

Ondersteunde Tesla-voertuigen bevatten een ingebouwde Battery Health Test.

Tesla stelt dat het voertuig op een AC-lader moet zijn aangesloten en dat het proces maximaal 24 uur kan duren. De test kan de batterij tot 0% ontladen en meldt vervolgens het energiebehoud vergeleken met toen de batterij nieuw was. Tesla merkt ook op dat het weergegeven bereik daarna opnieuw kan zijn gekalibreerd. (Tesla)

Tesla raadt aan de test alleen uit te voeren wanneer er zorgen over het energiebehoud van de batterij bestaan.

Dit type beheerst proces verschilt fundamenteel van het vergelijken van het weergegeven bereik bij 100% op twee verschillende datums.

Waarom weergegeven bereik een slechte gezondheidstest is

Het weergegeven bereik bij volledig laden kan veranderen door:

Recent energieverbruik
Temperatuur
Software-updates
BMS-kalibratie
Configuratie van wielen en banden
Rijmodus
Wijzigingen van certificeringswaarden
Batterijdegradatie

Sommige voertuigen tonen een vast nominaal bereik dat uit SOC is afgeleid, terwijl andere een voorspelling op basis van recent rijden gebruiken.

Een lager getal op het dashboard is daarom onvoldoende om batterijdegradatie vast te stellen.

Praktijkgegevens over batterijdegradatie

Grote vlootgegevensverzamelingen bieden een nuttig beeld van veroudering in de praktijk, maar moeten zorgvuldig worden geïnterpreteerd.

Publicatie van Geotab uit 2026

De bijgewerkte publicatie van Geotab uit 2026 is gebaseerd op een analyse van meer dan 22.700 EV's uit 21 anoniem gemaakte modellen.

Ze meldt:

Gemiddelde over alle geanalyseerde voertuigen: 2,3% per jaar
Lichte personenauto's: 2,0% per jaar
Multifunctionele voertuigen, waaronder bestelwagens: 2,7% per jaar
Stabiele overgenomen modellen: gemiddeld 1,4% per jaar
Nadeel van een heet klimaat: ongeveer 0,4 procentpunt per jaar
Groep met frequent DC-laden met hoog vermogen: 3,0% per jaar
Groep met weinig DC-laden: 1,5% per jaar (Geotab)

De eerdere analyse van Geotab meldde 1,8% per jaar. De toename tot 2,3% bewijst niet dat nieuwere batterijen slechter zijn. Geotab schrijft deze toe aan verschillen in voertuigbestand, intensiever gebruik, krachtiger laden en een groter aantal nieuwere voertuigen die nog in hun aanvankelijke afnamefase zitten. (Geotab)

De beperkingen zijn belangrijk:

Voertuigmodellen zijn geanonimiseerd
De gegevens worden sterk door vlootgebruik beïnvloed
Batterijchemie is niet afzonderlijk beoordeeld
Thermisch ontwerp en batterijgrootte verschillen
Jaarpercentages zijn groepsgemiddelden
De cijfers mogen niet als rechte lijnen worden geëxtrapoleerd

Het onderzoek is vooral nuttig om trends te herkennen en niet om de exacte gezondheid van één auto te voorspellen.

Vlootgegevens van Tesla

Het Tesla Impact Report uit 2023 stelt dat batterijen van Model 3 alsook Model Y na 200.000 mijl gemiddeld ongeveer 15% van hun oorspronkelijke capaciteit hadden verloren.

Dit zijn door de fabrikant gemelde vlootgegevens en geen onafhankelijk beheerst onderzoek. Tesla merkt ook op dat kilometerstand slechts één factor is en dat de batterijleeftijd het capaciteitsbehoud beïnvloedt. (Tesla)

De gegevens zijn toch nuttig, omdat ze productievoertuigen met een hoge kilometerstand omvatten. Ze mogen niet als representatief voor iedere batterijchemie, fabriek, elk modeljaar, klimaat of gebruikspatroon worden beschouwd.

Wat degradatie voor een koper van een gebruikte EV betekent

Batterijgezondheid is een van de belangrijkste specificaties van een oudere EV, maar mag niet uitsluitend op basis van leeftijd of kilometerstand worden beoordeeld.

Nuttige informatie omvat:

Resterende bruikbare capaciteit
SOH-test van de fabrikant of een onafhankelijke partij
Spreiding in celspanning
Trends in interne weerstand
Laadcurve
Waarschuwingen voor batterij en aandrijflijn
Garantiehistorie
Historie van reparaties of modulevervanging
Klimaat- en gebruikshistorie
Of de auto de batterij correct kan preconditioneren en koelen

Een voertuig met een hoge kilometerstand, goed thermisch beheer en gematigde batterijbelasting kan een gezonder pakket hebben dan een voertuig met minder kilometers dat bij een hoge SOC in een heet klimaat is opgeslagen.

Vragen die de moeite waard zijn

Heeft de batterij een gedocumenteerde gezondheidstest ondergaan?
Is de test op gemeten energie of alleen een BMS-schatting gebaseerd?
Bereikt het voertuig wanneer het goed is voorbereid nog het verwachte laadvermogen?
Zijn er ongebruikelijke verschillen in celspanning?
Is het pakket of een module gerepareerd?
Gaat de garantie over op de volgende eigenaar?
Welke capaciteitsdrempel gebruikt de garantie?
Is de genoemde capaciteit bruto, bruikbaar of de huidige gemeten capaciteit?

Een transparant certificaat van de batterijgezondheid is veel nuttiger dan een dashboardfoto met het geschatte bereik.

Wat bestuurders kunnen doen

Batterijdegradatie kan niet worden gestopt, maar onnodige belasting kan wel worden verminderd.

Praktische gewoonten zijn:

Volg de laadrichtlijnen voor het specifieke voertuig
Laat de batterij niet langdurig bijna vol wanneer het bereik niet nodig is
Sla het voertuig niet bijna leeg op
Preconditioneer vóór laden met hoog vermogen bij koud weer
Gebruik DC-snelladen wanneer het praktisch voordeel biedt
Geef de voorkeur aan AC-laden of laden met lager vermogen wanneer de auto toch uren geparkeerd staat
Vermijd waar praktisch mogelijk onnodige langdurige blootstelling aan hitte
Laat de batterij bij langdurige opslag op een gematigde SOC
Houd software voor thermisch beheer en laden actueel
Maak u niet druk om incidenteel volledig laden of normaal snelladen tijdens een lange rit

Eigenaars moeten de batterij gebruiken om het voertuig nuttig te maken. Iedere hoge SOC, diepe ontlading of snellaadbeurt vermijden kan meer ongemak dan een betekenisvol voordeel voor de levensduur opleveren.

Zie De levensduur van een EV-batterij verlengen voor praktisch advies aan eigenaars.

Wat het belangrijkst is

Degradatie van EV-batterijen wordt bepaald door de wisselwerking tussen tijd, temperatuur, laadtoestand, energieomzet en batterijontwerp.

De belangrijkste verschillen zijn:

Tijdelijk bereikverlies is niet noodzakelijk degradatie
Capaciteitsverlies en vermogensverlies zijn verschillend
Kalender- en cyclische veroudering overlappen
Hoge temperatuur is een belangrijke langdurige belasting
Kou is vooral tijdens laden relevant
Frequent DC-laden met hoog vermogen houdt verband met snellere degradatie, maar blijft normaal EV-gebruik
Tijd bij extreme SOC telt zwaarder dan er af en toe doorheen gaan
Batterijveroudering verloopt zelden volkomen lineair
Degradatie is niet hetzelfde als defect raken van een component
Dashboardbereik is geen batterijgezondheidstest

Moderne EV-batterijen blijken doorgaans duurzaam, maar geen enkel percentage beschrijft ieder voertuig. Chemie, koeling, celontwerp, BMS-kalibratie, klimaat en gebruikspatroon bepalen hoe ieder pakket veroudert.

Zie Garantie op EV-batterijen en Levenscyclus, reparatie, tweede leven en recycling van EV-batterijen voor garantiedrempels en de mogelijkheden na voertuiggebruik.