En banbrytande studie som avfärdar myter om batteriåldrande: EV‑batterier är faktiskt byggda för att hålla

Antagandet av elbilar växer globalt, med nästan en av fem sålda bilar 2023 som är elektriska. Medan elfordon fortsätter att slå nya rekord finns det oro bland människor kring batteriernas livslängd. 

Batteriteknik är central för elbilsrevolutionen eftersom den driver dessa fordon och bestämmer deras laddningshastighet, räckvidd och övergripande prestanda. Elbilar använder vanligtvis uppladdningsbara litiumjonbatterier, som har hög energitäthet och därmed producerar mer kraft för sin storlek.

Batteriets livslängd är dock fortfarande en viktig oro för konsumenterna, förutom räckviddsångest och laddningstid och infrastruktur, när det gäller denna teknik som påverkar deras uppfattningar. Eftersom konsumenternas uppfattningar om tekniken spelar en nyckelroll i att driva EV adoption, är det viktigt att förstå deras bekymmer och förväntningar. 

Saken är att sociala medier och nyhetsartiklar bidrar till att forma uppfattningen om ett stort restvärdesförlust för elbilar på grund av batteriåldrande. 

Med begagnade elbilar som beskrivs av medierna som ”ligger på hyllorna som bly”, med påståendet att den snabba åldrandet av batteriet avsevärt minskar dess räckvidd, har detta lett många konsumenter att se begagnade elbilar som oanvändbara. 

Så tog en ny studie på sig att undersöka om oron kring för tidigt åldrande faktiskt är berättigad. Dessutom, för att lindra oron, analyserades över 7 000 fordon för att erbjuda djupgående insikter om batteriets livslängd och fordonets restvärde. 

Genomförd av AVILOO, en global ledare inom batteridiagnostik för elbilar och plug‑in‑hybridfordon, visar studien att elbilbatterier behåller en lång livslängd även när de används intensivt. 

Även om batteriers livslängd varierar beroende på tillverkare och ålder, kan de förväntas konkurrera med och till och med överträffa hållbarheten hos drivlinekomponenter i förbränningsmotorfordon (ICE). 

Studien fann att de flesta batterier behåller mer än 80 % av sin ursprungliga kapacitet och därmed är användbara långt bortom den vanliga garantitiden. Teknologiska framsteg hjälper faktiskt till att öka batteriernas prestanda och hållbarhet, vilket ytterligare kan optimeras av användaren. 

Vad avgör egentligen ett batteris livslängd?

När man tittar på vad som bestämmer hur länge en batterihälsa varar, fann studien att det är deras återstående kapacitet som avgör.

Precis som med tiden slits saker och förlorar sin potential, så gör batterier det också. Kapaciteten och effektiviteten hos ett batteri minskar naturligt med tiden. Denna process kallas för kalenderåldrande, vilket är tidsrelaterat, och cykliskt åldrande, vilket är användningsrelaterat.

Kalenderåldrande är resultatet av att kemiska strukturer inom battericellerna förändras över tid, även om den inte aktivt används. Samtidigt uppstår cykliskt åldrande på grund av stressen från upprepade laddnings- och urladdningscykler. 

Tillsammans försämrar dessa två processer batteriets hälsotillstånd (SoH), vilket negativt påverkar både dess energilagringskapacitet och övergripande prestanda. 

SoH är här en nyckeltal som speglar graden av batteriåldrande, men det finns ingen standardiserad definition för den, då tillverkare använder olika beräkningsmetoder och följer olika mål. Studien använde den däremot för att enkelt referera uteslutande till batterikapacitet.

Nu, hur allvarligt är batteriåldrande i verkliga förhållanden? För att hitta svaret på denna fråga använde studien först 50 fordon från P3‑elektriska fordonsflottan för att undersöka batteriåldrande genom att beakta ägarnas kör- och laddningsbeteenden för att fånga variationerna mellan användning och tillverkare.

Sedan använde Aviloo data från mer än 7 000 fordon med upp till 300 000 kilometer körsträcka för en detaljerad kvantitativ analys av batteriåldrande i förhållande till körsträcka.

Till skillnad från andra studier, som använde akademiska och laboratoriedata, använde denna studie verkliga fordonsdata som gjorde det möjligt att ta hänsyn till externa påverkande faktorer. Aviloo, som utför batteridiagnostik, har genomfört över 60 000 kapacitetstester. 

I dessa tester ansluter användaren AVILOO‑Boxen till fordonets OBD‑gränssnitt och kör det tills batteriet sjunker från 100 % till 10 %. Under denna tid fortsätter Boxen samla in data och överföra den till företagets servrar i realtid, som sedan validerar och analyserar datan. Detta möjliggör att de kan tillhandahålla batteriets SoH, som beräknas genom att jämföra den nuvarande extraherbara energin med den energi som var tillgänglig när batteriet var nytt.

Batteriåldrande sker i en mycket långsammare takt än man föreställt sig 

När det gäller elektronik är konsumenterna alltid oroade över sina batterier. Hur länge håller enheterna med en laddning? Ska de laddas hela dagen? Det finns många frågor, och detsamma gäller elbilar, som är dyra, mer än deras ICE‑motsvarigheter.

Så, är det logiskt att det finns allvarliga bekymmer bland människor om batteridegradering i elbilar också. 

Dessa bekymmer är dock till stor del obefogade eftersom studien avslöjade att batteriets kapacitetsdegradering är mycket långsammare än vad som har antagits. 

Denna degradering sker främst i de inledande stadierna. Så, under de första 30 000 kilometerna accelererar kapacitetsdegraderingen bara för att sedan stabiliseras och därefter fortskrida nästan linjärt. Observationen av fältdata bekräftar att batteridegradering i de senare användningsfaserna är avsevärt lägre än i den inledande fasen. 

När det gäller vad som orsakar den initiala kapacitetsförlusten, är det SEI‑lagret (solid electrolyte interphase) som bildas på anodens under de första laddnings‑ och urladdningscyklerna. När detta lager börjar bildas omvandlas litium till degraderingsprodukter, vilket minskar mängden som är tillgänglig för energilagring. När lagret har stabiliserats saktar kapacitetsförlusten ner avsevärt.

Enligt data hade majoriteten av batterierna en SoH över 80 % även efter mer än 200 000 km. 

Data från P3‑flottan, som baseras på kraftigt använda 3‑5‑åriga fordon, visade att nästan alla hade över 90 % SOH. Denna “utmärkta prestanda” upprätthålls trots att dessa fordon utsätts för intensiv användning på olika sätt och har olika tillverkare.

Sammanfattningsvis visar fältdata att, under verkliga förhållanden, fordon (särskilt de med hög körsträcka) behåller sin faktiska kapacitet under en längre period, enligt studien.

Så här kan användare förlänga sin batterilivslängd

Medan det är bra att veta att våra elbilsbatterier verkligen är långlivade, finns det ett sätt de kan förbättras? Efter allt, vi alla vill veta om det finns något vi kan göra för att förbättra livslängden på batterierna i våra elektroniska enheter. Och i fallet med elbilar kan vi definitivt göra det.

Denna studie från Aviloo ger flera pekpinnar om hur elbilsägare kan förlänga sin batterilivslängd. Ett av sätten är att åtgärda faktorer som orsakar kalenderåldrande, även kallat tidsdegradering. Detta innebär att parkera fordonet i miljöer med måttlig till låg temperatur eftersom överdrivna temperaturer driver kemiska reaktioner som påskyndar kapacitetsdegradering.

När du måste låta din elbil stå stilla under längre perioder rekommenderas det återigen att parkera den i ett lågt till måttligt laddningstillstånd, vilket är mellan 10 % och 50 %. Detta beror på att laddningstillståndet (SoC) också påverkar de kemiska processerna i batteriet. Höga spänningar tenderar att påskynda åldrandet av ditt fordons batteri, särskilt under förlängda perioder av inaktivitet.

Nu kommer vi att ta upp faktorerna som påverkar cykliskt åldrande, även kallat fordonets användning. För detta ger studien ett idealiskt scenario för laddning och urladdning, vilket är att hålla en temperatur inom ett måttligt intervall på 20–50 °C. Håll inte temperaturen för hög eller för låg när fordonet är i bruk eftersom båda förhållandena påskyndar åldringsmekanismer såsom ökad litiumplätering, SEI‑bildning och nedbrytning av kemisk struktur.

Ett annat sätt att förbättra batterilivslängden är att undvika frekvent snabbladdning. Ibland är det okej, och det har ingen allvarlig effekt på åldrande, men upprepad snabbladdning påverkar det negativt. 

Att ändra ditt laddningsbeteende är en annan rekommendation. Så, istället för att köra din elbil helt tom och sedan ladda den till 100 %, vilket ökar belastningen på dina batterier och åldrar dem, vad du bör göra är att hålla djupet av urladdning lågt mellan 20 % och 80 %.

Du kanske också vill göra några förändringar i ditt körbeteende; här avstår du från långa resor i hög hastighet och stark acceleration eftersom det orsakar höga strömmar, vilket då ökar temperaturen och belastar batteriet mer. Så, anta ett måttligt körbeteende för att sakta ner batteriåldrandet i din elbil.

Vad sägs om elbilstillverkarnas garanti?

Studien från Aviloo, som täcker 95 % av alla tillgängliga elbilsvarumärken, undersökte också hur väl garantin från elbilstillverkare fungerar. Resultaten visar att de faktiskt gör ett bra jobb.

Kontinuerliga teknologiska framsteg och den växande erfarenheten hos producenter har faktiskt gjort det möjligt för tillverkare att erbjuda allt mer robusta garantier, som säkerställer en återstående kapacitet på minst 70 % upp till en viss ålder eller körsträcka, beroende på vad som uppnås först. Under denna tröskel täcker garantin reparationsåtgärder för att återställa kapaciteten till den garanterade nivån.

För elbilsbatterisystem är den nuvarande standardgarantin 8 år eller 160 000 km, vilket är dubbelt så lång som den garanti konsumenterna får för hela fordonet och andra komponenter. Vissa tillverkare, som Lexus, har till och med börjat erbjuda förlängda garantier.

Aviloo’s data visade att tillverkare erbjuder allt mer omfattande garantivillkor eftersom SoH sällan faller under 70 % under garantiperioden.

Studien undersökte vidare de olika faserna i batteriets livscykel i förhållande till garantin. Den första är End-of-Warranty (EoW), vilket är när garantin upphör på grund av förfluten tid eller uppnådd körsträcktgräns. Analysen visar att batterier kan fortsätta att användas bortom detta. 

Den andra är End-of-First-Life (EoFL), som inträffar långt innan batteriet når 70 % SoH och kan användas i en andra‑livsapplikation. Den tredje fasen är End-of-Second-Life (EoSL), som uppnås när batteriet inte längre är lämpligt för vidare användning och måste återvinnas.

Till slut, hur mycket är ditt batteri värt efter all användning? 

Nu, vad sägs om restvärdet på batterier? Finns det något? Restvärdet, som är det uppskattade värdet på fordonet efter att det har använts under en viss period, visar sig faktiskt vara högt.

Restvärdet på batteriet beror mest på två faktorer — det aktuella marknadspriset på elbilar och priset på nya batterier — och batteriets skick spelar också en nyckelroll. 

Värdeförlusten under garantitiden beror främst på batteriåldrande och återstående kapacitet, men när den löper ut, förväntas en större värdeförlust, enligt studien. Så, värdeförlusten på restvärdet, som studien noterade, är att förvänta i varje livscykelfas av batteriet. 

Dock, i slutet av den första livscykeln kan batteriet fortfarande ha ett betydande värde genom en andra användning, beroende på kostnaden för nya batterier. Men när EoFL uppnås, testas batteriet för dess lämplighet för en andra‑livsapplikation. 

Även om ett batteri är kraftigt åldrat betyder det inte en total ekonomisk förlust efter den första eller andra livscykeln, noterade Aviloo. Detta beror på att råmaterial som litium, nickel och koppar fortfarande bevaras. Dessa värdefulla metaller, liksom andra material, kan faktiskt återvinnas under återvinning. De kan också användas i nya batterier och fortsätta ha en ekonomisk nytta. 

Så, värdet på det använda batteriet kan förbättras genom att återbehandla det tills batteriet når ett minimivärde som ett återvinningsföretag är villigt att betala för, oavsett dess hälsotillstånd.

Företag som leder EV‑sektorn

Allt eftersom elbilar får fäste har biltillverkare runt om i världen börjat fokusera på elfordon. Detta inkluderar General Motors (GM ), Lucid Group (LCID ), BMW, Ford (F ), Volkswagen, Volvo, och Rivian Automobile (RIVN ), som alla hjälper till att driva denna miljövänliga förändring. Samtidigt är CATL, LG Energy Solution, Panasonic, QuantumScape (QS ), och Samsung SDI starkt involverade i tillverkning av elbilsbatterier. Nu ska vi titta på de mest framstående namnen i dessa sektorer: 

#1. Tesla

En ledande elbilstillverkare, Elon Musks Tesla (TSLA ), är också känd för sin batteriteknik och sina hanteringssystem. Med ett börsvärde på 1,069 triljon dollar handlas TSLA‑aktier för närvarande till 334,40 $, upp 33,97 % i år. Den har ett EPS (TTM) på 3,65 och ett P/E (TTM) på 91,27.

Den kommande amerikanska administrationen målar faktiskt upp en positiv bild för Tesla-aktier eftersom Musk har varit en central figur i att driva presidentvalda Donald Trumps återkomst till Vita huset. Teknikmiljardären valdes nyligen av Trump, tillsammans med den tidigare republikanska presidentkandidaten Vivek Ramaswamy, för att leda den nyskapade Department of Government Efficiency (DOGE).

När det gäller dess finanser rapporterade den amerikanska biltillverkaren en nettovinst på 2,18 miljarder dollar under Q3 2024, en ökning med 16,2 % jämfört med föregående år, vilket överträffade dess kinesiska motsvarighet BYD:s vinst, som ökade med 11,5 % under samma period till 11,6 miljarder yuan (1,6 miljarder dollar). Teslas vinstmarginaler stärktes dock av intäkter från regulatoriska krediter för fordon, som uppgick till 739 miljoner dollar under kvartalet. Teslas försäljning hittills i år uppgick till 71,98 miljarder dollar. För kvartalet rapporterade Tesla 462 890 levererade fordon, och för nästa år är företagets mål att lansera mer prisvärda modeller.

2. BYD (BYDDY: OTCPK)

BYD är ett stort kinesiskt företag som producerar elbilar och litiumjonbatterier för sina egna fordon och andra fordon. Med ett börsvärde på 111,79 miljarder dollar handlas BYD‑aktier för närvarande till 66,68 $, upp 20,64 % i år. Utdelningsavkastningen som företaget betalar är 1,31 %.

För Q3 2024 rapporterade det en omsättning på 28,24 miljarder dollar, en ökning med 24 % jämfört med föregående år, vilket överträffade Teslas omsättning på 25,18 miljarder dollar för samma period. BYDs YTD‑försäljning uppgick samtidigt till 70,53 miljarder dollar. Företagets starka siffror kom trots nedgången för elbilar i Kina. Faktum är att elbilsjätten sålde ett rekord antal bilar (370 854) i augusti. Intressant nog är hälften av BYDs försäljning hybridbilar, som växer snabbare än enbart batteribilar. 

Företaget står dock inför motvind i form av potentiella tullökningar från EU, Kanada och även USA. Samtidigt indikerar de senaste rapporterna att BYD förbereder sig för ett intensivt priskrig och har bett leverantörer att tillämpa 10 % prisnedskärningar nästa år. Detta kommer i takt med att företaget förväntas överträffa 4,2 miljoner nya energifordon (NEV) i försäljning i år, drivet av en lågkostnadskedja, tekniska innovationer och skalfördelar.

Slutsats

Elektromobilitet spelar en avgörande roll i att bekämpa klimatförändringarna genom att avsevärt minska växthusgasutsläppen. Denna övergång medför dock flera utmaningar, såsom höga produktionskostnader och konsumentuppfattningar. Vad som kan hjälpa till att påskynda deras antagande är att utbilda konsumenterna om elektromobilitet och batterilivslängd, eftersom desinformation kan förstärka obefogade rädslor, minska social acceptans och därmed hindra tillväxten på EV‑marknaden. Att tillhandahålla korrekt och transparent data, som denna studie gjorde, kan hjälpa till att skapa en realistisk förståelse, ge konsumenterna möjlighet att fatta informerade köpbeslut och bygga förtroende för elbilar.

Klicka här för en lista över de bästa EV‑aktierna.