Du ladet bilen til 80 prosent i går kveld, i morges står den på 78 prosent. Hurtigladeren som vanligvis tar en halvtime, bruker nå nesten to timer. 

Og på veien til jobb merker du at batteriprosenten synker raskere enn normalt.

Forsker Fride Vullum-Bruer er ekspert på batterier. Hun forklarer hvorfor batterier oppfører seg som de gjør. 

Hun har også råd til hva de som har elbil kan gjøre for å skåne batteriet mest mulig i kulda.

Hva skjer med batteriet i kulda?

– Når temperaturen faller, går de kjemiske prosessene i batteriet tregere, og den innvendige motstanden øker. Det betyr at batteriet blir mindre effektivt til å levere energi, sier Vullum-Bruer.

Men hva skjer egentlig inni batteriet og hvorfor er litium-ion-batterier spesielt sårbare for kulde?

Hun forteller at et batteri kan sees på som et system. Litium-ioner må bevege seg fritt frem og tilbake mellom to sider, mellom anoden og katoden, for å produsere strøm. Ionene flyter i en væske – elektrolytten. 

– Når det blir kaldt ute blir denne væsken både seig og treg, nesten som honning. I verste fall kan den stivne helt. Da får litium-ionene problemer med å bevege seg, og strømmen vil ikke komme like lett ut, forklarer Vullum-Bruer.

Hun legger også til at batteriet kan gi opp tidligere når det er veldig kaldt:

– Batterispenningen faller raskere i kulda. Når den når et visst nivå, det vi kaller «cut-off», vil batteriet stoppe, selv om det fortsatt er energi igjen. Det er en beskyttelsesmekanisme for at batteriet ikke skal ta skade.

Det handler ikke bare om varmeapparatet

Mange tror kanskje at rekkeviddetapet om vinteren hovedsakelig skyldes at vi kjører med varmen på. Det stemmer ikke helt. 

Selv om oppvarming av kupéen bruker energi, er den viktigste årsaken til redusert rekkevidde at batteriet blir kaldt og at prosessene går tregere.

Men hvor mye energi går egentlig med til forvarming og til å holde bilen varm under kjøring?

– Hvor mye energi som går med til å varme bilen, og hvor stort energitapet er under kjøring, avhenger blant annet av bilens størrelse, batterikjemi og ikke minst om hvor kaldt det er ute, sier forskeren. 

Jo kaldere det er, desto større blir energitapet. For en nyere elbil på størrelse med en Tesla Model 3 eller Y, går det typisk rundt 0,5 til 1,5 kWh med til forvarming. 

I tillegg brukes det gjerne 1-2 kWh per time for å opprettholde varmen under kjøring, forklarer forskeren.

Tallene viser at oppvarming av bilen står for en relativt liten del av det totale energiforbruket, spesielt sammenlignet med effekten kulden har på selve batteriet.

– For et batteri på rundt 75 kWh tilsvarer dette et energitap på omtrent 2-5 prosent. Energiforbruket til rattvarme og setevarme er en størrelsesorden mindre enn dette igjen. Til sammenligning kan selve batteriet miste 20-50 prosent av normal rekkevidde når utetemperaturen er rundt minus 20 grader, legger hun til.

Unngå å lade et iskaldt batteri

Når er det best å lade da? Skal man sette bilen på lading over natta eller er det greit å hurtiglade på tur til jobb dagen etterpå? 

Generelt går lading raskere når batteriet har nådd driftstemperatur. Derfor kan det være lurt å lade når du kommer hjem fra en tur, i stedet for å vente til neste morgen. 

Ved hurtiglading med et iskaldt batteri kan det nemlig ta lang tid før ladeeffekten kommer opp, fordi batteriet først må varme seg selv opp.

Vullum-Bruer forklarer at lave temperaturer påvirker alle prosesser i batteriet, også selve ladeprosessen:

– ­Som allerede nevnt, går alle prosesser i batteriet tregere når det er kaldt. Dette gjelder også for lading. Li-ionene transporteres mye saktere ved lave temperaturer, og derfor er det lurt å lade når batteriet allerede er varmt.

Hun understreker samtidig at lading i kulde, og da særlig hurtiglading, i enkelte tilfeller kan være skadelig for batteriet.

– Det som kan skje, er at Li-ionene legger seg på overflaten av anoden som metallisk litium, i stedet for å gå inn i materialet og lagres mellom grafittlagene. Dette kalles plettering og fører til tap av aktivt litium, sier hun.

Over tid kan dette gi mer alvorlige konsekvenser.

– Det kan også dannes såkalte dendritter, som kan føre til kortslutning i batteriet. I verste fall kan dette føre til at batteriet begynner å brenne, legger hun til.

Det handler om å hindre energitap

Samtidig peker Vullum-Bruer på flere tiltak som kan bidra til å redusere belastningen på batteriet, særlig nå i vinterhalvåret.

– Forvarming av bil og batteri vil redusere energitapet når det er kaldt ute. Forskning viser også at batteriet lever mye lengre dersom man ikke konstant lader til 100 prosent, sier hun.

Hun forklarer at lengst levetid oppnår man når batteriet opereres innenfor et relativt smalt spenn, noe som jo i praksis kan være krevende å opprettholde.

– Lengst levetid får man dersom batteriet opereres mellom 40 og 60 prosent. Dette er generelt ikke veldig praktisk i hverdagen. Men om man klarer å holde batteriet mellom 20 og 80 prosent vil levetiden på batteriet øke betraktelig sammenlignet med å konstant lade til 100 prosent.

Dette gjelder uavhengig av temperaturen ute, men blir ekstra viktig i kulda.

– Da skal bileiere være spesielt nøye med at batteriet ikke står lenge fullt oppladet. Dersom bilen ikke benyttes over en lengre periode, bør batteriet være ladet til mellom 40 og 60 prosent, sier forskeren.

Dette står i kontrast til bensin- og dieselbiler, der full tank ofte anbefales for å redusere kondens.

Bedre batterier i sikte?

Vullum-Bruer sier at den mest lovende nye teknologien for bedre EV-batterier, ser ut til å være faststoff-batterier (eller semi-faststoff). Den flytende elektrolytten er her byttet ut med en fast (eller semi-fast) elektrolytt.

– Det har lenge vært snakk om denne teknologien uten at den har kommet på markedet. Men flere kinesiske aktører har nå annonsert at de forventer oppskalert produksjon i løpet av de neste ett til tre årene, sier hun.

Om og når ny batteriteknologi får betydning for elbilmodellene som er på markedet, vil avhenge av videre testing, produksjon og kommersiell modning. 

Inntil videre er det derfor dagens batteriteknologi som setter rammene for hvordan elbiler bør brukes, særlig i vinterhalvåret, ifølge forskeren.

Artikkelen er produsert og finansiert av Sintef

Sintef er én av over 80 eiere av forskning.no. Deres kommunikasjonsansatte leverer innhold til forskning.no. Vi merker dette innholdet for å tydelig skille formidling fra uavhengig redaksjonelt stoff.
Her kan du lese mer om ordningen.

Les også disse artiklene fra Sintef:

• 

  Redder sjøgress og franske østers: Nye løsninger gir nytt liv til Europas kystområder

• 

  Norges farligste yrke: Snart kan alenefiskere få trygghetsalarm

• 

  Hva gjør ultraprosessert mat med tarmfloraen?

• 

  Forskere bygger en digital kopi av kysten rundt Svalbard: – Banebrytende

• 

  Nå importerer vi 90 prosent av foret til oppdrettslaks. Kan de spise insekter i stedet?

• 

  Verdensrekord: Denne roboten «føler» som en menneskehånd

Les flere saker fra Sintef her.

forskning.no vil gjerne høre fra deg!
Har du en tilbakemelding, spørsmål, ros eller kritikk? TA KONTAKT HER