Jak funguje baterie v elektrickém skútru — LFP vysvětlená

Baterie je jediná část elektroskútru, která stárne podle vlastních pravidel — bez ohledu na to, kolik kilometrů jste na ní ujeli. Stárne, i když stojí v garáži. Stárne pomaleji v zimě, rychleji v létě. Stárne jinak, pokud ji držíte mezi 20 a 80 procenty, než když ji každý večer dobíjíte do plna.

Pochopit, jak vlastně funguje, vám pomůže udělat tři čtyři rozhodnutí, které prodlouží její život o roky. Nic z toho není komplikovaná chemie — jen pár principů, které platí napříč všemi lithiovými bateriemi.

Co se vlastně děje, když nabíjíte

Lithiová baterie obsahuje dvě elektrody — kladnou (katoda) a zápornou (anoda) — oddělené tekutým nebo gelovým elektrolytem. Když nabíjíte, lithiové ionty putují z katody přes elektrolyt na anodu a tam se uloží. Když vybíjíte (jezdíte), ionty se vrací zpět a uvolňují tím energii do motoru.

Tohle se opakuje při každém cyklu. Postupně se na elektrodách tvoří mikroskopické usazeniny (takzvaná SEI vrstva), které brání iontům v pohybu. Když se těchto usazenin nahromadí dost, baterie ztratí část kapacity — dojezd se zkrátí.

Rychlost, s jakou se usazeniny tvoří, závisí na třech věcech: chemii baterie, teplotě a hloubce vybíjení. Tahle tři čísla rozhodují o tom, jestli vám baterie vydrží tři roky, nebo deset.

LFP versus NMC — proč na chemii záleží

Jiskra používá baterii s chemií LFP — lithium-železo-fosfát. Většina e-koloběžek, levných elektrokol a čínských skútrů má chemii NMC (nikl-mangan-kobalt). Z hlediska uživatele jde o úplně jinou liga.

LFP vydrží 2 000 až 3 000 nabíjecích cyklů, než její kapacita klesne na 80 procent. Pro denního dojíždějícího (jeden cyklus za dva dny) to znamená 10 až 15 let. NMC vydrží 500 až 1 000 cyklů — tedy 2 až 4 roky stejného režimu.

LFP je termicky stabilní. Při proražení nebo zkratu se nezapálí, jen se zahřeje — což je důvod, proč ji Tesla začala používat ve standardních modelech a proč ji preferují solární systémy v domech. NMC při poškození rozjede řetězovou reakci a může hořet při 600 stupních.

LFP má jedinou nevýhodu: nižší energetickou hustotu. Při stejné kapacitě v kilowatthodinách váží asi o čtvrtinu víc než NMC. Pro elektroskútr je tahle nevýhoda nevýznamná — baterie sedí v rámu pod sedadlem a pár kilogramů navíc nikoho netrápí. Pro elektroauto by to znamenalo o sto kilo víc, takže tam NMC stále vyhrává.

BMS — mozek, který baterii řídí

Bateriový management systém (BMS) je elektronický modul, který sedí přímo v baterii a monitoruje každý jednotlivý článek. V Jiskře jich je 24, zapojených v sérii pro výsledných 72 voltů.

BMS hlídá tři věci: napětí každého článku, teplotu uvnitř baterie a proud, který do baterie teče nebo z ní vychází. Pokud cokoli vybočí z bezpečných hranic, BMS odpojí baterii dřív, než dojde k poškození. Bez BMS by lithiová baterie nebyla rozumně použitelná — pravděpodobnost přehřátí a vzplanutí by byla příliš vysoká.

BMS taky řídí takzvané balancování. Články v sérii musí mít všechny stejné napětí, jinak se ten nejslabší vybije dřív a omezí celou baterii. BMS posouvá energii mezi články, aby je udržel synchronizované. Tahle funkce běží automaticky a uživatel ji nevidí — projeví se jen tím, že baterie po letech používání pořád funguje rovnoměrně.

Kapacita, napětí a dojezd

Kapacitu baterie najdete v technické dokumentaci buď v ampérhodinách (Ah), nebo ve watthodinách (Wh). Druhé číslo je informativnější, protože nezávisí na napětí.

Jiskra má 72 V × 30 Ah = 2 160 Wh, tedy 2,16 kilowatthodiny. Při spotřebě 30 watthodin na kilometr to znamená teoretický dojezd 72 kilometrů. V reálu mírně méně — 55 až 65 kilometrů.

Pokud chcete pochopit, co znamenají ta čísla na štítku baterie, najdete to v článku Ah, V, kWh — co znamenají čísla na baterii skútru.

Co baterii zkracuje život

Tři hlavní zabijáci, v pořadí podle závažnosti.

Vysoká teplota. Baterie ráda žije při 15 až 30 stupních. Nad 40 stupňů se chemie zrychluje a usazeniny narůstají dvakrát rychleji než při normální teplotě. Skútr odstavený celé léto na slunci na střechu zaparkovaného auta dostává trvalou ránu. V garáži nebo ve stínu vydrží mnohem déle.

Hluboké vybíjení do nuly. Lithiová baterie se cítí nejlépe mezi 20 a 80 procenty nabití. Pravidelné vyjíždění na nulu zkracuje cyklickou životnost o čtvrtinu. Jiskra má BMS, který odpojí baterii dřív, než dojde k poškození — ale do tohoto okraje nedávejte denně.

Skladování s plnou nebo prázdnou baterií. Pokud necháte skútr stát měsíc s plně nabitou baterií, ztratíte 2 až 3 procenta trvalé kapacity. S prázdnou baterií riskujete hluboké vybití (zejména u NMC; LFP je odolnější). Ideální skladovací stav je 50 až 60 procent.

Kalendářní stárnutí

I když baterii nepoužíváte, stárne. Chemie pomalu degraduje sama o sobě — fenomén se jmenuje kalendářní stárnutí. LFP ztrácí kolem 2 až 3 procent kapacity za rok při ideálních skladovacích podmínkách. NMC až 5 procent.

To znamená, že i kdyby Jiskra stála deset let v garáži a vy s ní nikdy nejeli, baterie by ztratila kolem 20 až 30 procent kapacity. Ve vzorci „cyklická plus kalendářní degradace" je u skútrů obvykle kalendářní stárnutí důležitější — ujet 2 000 cyklů znamená 30 000 kilometrů, což pro průměrného dojíždějícího je 5 až 8 let. Tolik baterie vydrží.

Praktická pravidla pro deset let života

Pokud chcete z baterie vyždímat maximum, dodržujte čtyři věci. Skladujte ji ve stínu, ne na slunci. Nabíjejte ji obvykle do 80 až 90 procent, plné nabití nechte na delší cesty. Nejezděte ji pravidelně do nuly — dobíjejte při 20 až 30 procentech. A při dlouhé pauze (zima, dovolená) ji nechte na 50 až 60 procentech a jednou za měsíc doplňte.

Detailní návod, jak nabíjet, najdete v Jak správně nabíjet baterii elektrického skútru.