電気自動車: バッテリーはどのくらい持続しますか?

電気自動車は、フランスおよび世界の自動車車両でますます一般的になりつつあります。サーマルモデルよりも環境に優しく、価格も手頃になっているため、人口の新しい層に興味を持っています。しかし、バッテリーの寿命はどうでしょうか?スマホのように数年で諦めてしまうのでしょうか？私たちが答えようとしている質問。

テスラの充電ステーション

電気自動車はフランスだけでなく世界中で人気が高まっています。ヨーロッパでは、100% 電気自動車 (ハイブリッドを除く) が代表的です。売上の4.3%欧州自動車工業会 (ACEA) の数字によると、2020 年第 1 四半期の自動車の台数。どちらか58%の増加前年同期との比較。

市場は活況を呈していますが、これはほんの始まりにすぎません。ブルームバーグNEF研究所によると、熱自動車は2017年にピークに達し、徐々に電気自動車に取って代わられるだろう。 2023 年以降、自動車産業における電力の市場シェアは、全世界で7%。この 10 年の間に、私たちは次のような変化も目撃する必要があります。値下げこのタイプの車両は、最終的にはサーマルと同じ価格で。

欧州では、2022年からは最大の電気自動車が熱同等車と同じ価格で販売される可能性もある。その後、小型自動車や他の市場も徐々に追随するだろう。ブルームバーグNEFは、登録数の市場シェアが2025年に10％、2030年に28％、2040年に58％になると予想している。 2040年には、現在も走行している自動車の 31% は完全に電気で走行しています。

したがって、多くの消費者が電気自動車、特に耐久性、性能、自律性、充電など、従来のサーマル自動車と異なる要素について疑問を抱いていることは明らかです。よくある質問の 1 つは、「電気自動車のバッテリーの寿命はどれくらいですか」です。 「?」、「バッテリーがすぐに壊れて、高価な交換費用を支払わなければならないのではないか」…このファイルでは、物事をより明確に理解するのに役立ついくつかの考えられる答えを提供します。

先に進む前に、電気自動車のバッテリーがどのように機能するかについての知識を備えた基本から始めることが最善です。まず第一に、電気自動車のバッテリーで確立された技術は次のようなものであることを知ってください。リチウムイオン(リチウムイオン)。長年にわたって携帯電話のバッテリー、ラップトップ、その他多くの電子機器に使用されてきたため、おそらくすでにある程度の知識があるでしょう。

リチウムイオン電池は、その優れた特性により、私たちの日常生活のあらゆる無線機器に定着しています。はるかに高い電荷密度ニッケルカドミウム (NiCd) やニッケル水素 (NiMH)、他のタイプの充電式バッテリーなど、以前に使用されていたソリューションよりも優れています。これは、同じサイズのバッテリーにはるかに多くのエネルギーを蓄えることができることを意味します。これが、リチウムイオンが最初に携帯電話やラップトップなどの小型モバイル機器に革命をもたらした理由です。これらの機器には、「常に高品質」に依存する業界においてバッテリーを組み込むスペースがほとんどありません。

電気自動車に関しては、近年、特にテスラのリーダーシップの下、メーカーは性能を向上させながらリチウムイオン電池の価格を大幅に下げることに成功しました。テクノロジーはますます成熟しており、性能と価格の両方の点で消費者にとって電気自動車の魅力が高まっているため、電気自動車の普及が可能になりつつあります。

ここで、組成と化学反応について話しましょう。リチウム原子は 3 つの電子と 3 つの陽子で構成されているため、中性の電荷を持っています。しかし、リチウム原子は電子を失いやすいという特性を持っています。この場合、原子がイオンに変わるそして確かに電荷を持っています。その結果、電子を引き付けて電子を移動させることが可能になり、バッテリーが装備するデバイスに電力を供給したり、電源に接続されているときにバッテリーを充電したりすることが可能になります。

各バッテリーは、バッテリーまたはセルと呼ばれるいくつかの蓄電池で構成されています。それぞれに正極が含まれており、陰極、および負極、アノード。この 2 つの間には、電解質、つまり導電性物質が存在します。この場合、電解質には大量のリチウムイオンが含まれています。リチウムイオンは、及ぼされる引力に応じて電解質を通ってカソードまたはアノードに向かって移動します。

酸化還元現象、つまりカソードとアノード間の電子の移動には、電解質を通過する電子の通過は含まれないことに注意してください。これらは、充電器または電力が供給されているデバイスのコンポーネントを介して、一方から他方に移動します。

したがって、考えられる化学反応は 2 つあり、バッテリーの使用状況に応じて交互に起こります。

• いつバッテリーはデバイスに電力を供給します、電子はカソードからアノードに移動し、逆にリチウムイオンはアノードからカソードに移動します。
• いつバッテリーは電源によって電力が供給されます、電子はアノードからカソードに移動し、逆にリチウムイオンはカソードからアノードに移動します。

リチウムイオンがある電極から別の電極に移動し続け、電子の移動が確実である限り、エネルギーの生成または貯蔵は可能です。リチウムイオンがカソードとアノードの間を絶え間なく行き来できなくなると、バッテリーが機能不全になる。このプロセスは段階的に行われます。最初の転送はますます遅くなり、バッテリーが完全になくなるまで自律性が低下し、必要な充電時間が長くなります。

心配しないでください。電気自動車のバッテリーは、予期せずバッテリーが故障することがないように設計されています。諦める前に、いつ交換を検討し始めるかがわかります。

電気自動車では、部品やコンポーネントの劣化は、その性質に応じて異なる方法で測定されます。一部の人にとっては、彼らのことを知るのは興味深いことです年例えば。リチウムイオン電池は使用していなくても劣化しないため、実際にはこのようなことはありません。多くの場合、興味深い要素は走行距離です。これにより、車がどのくらい使用されたかを知ることができます。しかし、走行距離運転状況を反映していないため、それだけではあまり正確な指標とは言えません。毎日主に市内を走行する場合と、月に 1 回同じ走行距離で高速道路を走行する場合とでは、車とそのコンポーネントに同じ影響はありません。

したがって、電気自動車のバッテリーの寿命をかなり正確に知るために、さらに詳しく説明します。サイクルデチャージ、他の場所でリチウムイオン技術を使用する他のデバイスと同様です。充電サイクルは車両の再充電 (車両が電源に接続された瞬間からプラグが抜かれる瞬間まで) ではなく、バッテリーの 0% から 100% までの経過に対応していることに注意してください。たとえば、車を 30% から 80% まで充電した場合、それは充電サイクルの半分としてのみカウントされます。

電気自動車のバッテリーはどのくらい持続しますか?

化学の復習をした後は数学の時間です。したがって、電気自動車のバッテリーの寿命を判断するには、バッテリーがサポートする充電サイクル数だけでなく、バ​​ッテリーの容量も考慮する必要があります。そして最後に、ここですべてが複雑になります。走行距離や充電サイクルではなく使用年数で寿命を取得したい場合、ユーザー固有の要素 (年間平均移動キロ数など) が組み込まれます。一般的には探します。

前に示したように、最初の重要な情報は、バッテリーが保持できる充電サイクル数です。この数値はモデルによって異なりますので、メーカーに問い合わせてください。ここで、視点の欠如に直面します。電気自動車は最近登場したものであり、充電サイクル数を正確に見積もることは困難です。もちろん初期のフィードバックはありますが、これは必然的に古いモデルからのものです。また、テクノロジーが急速に進化するにつれ、現在ではバッテリーがはるかに最適化されているため、10 年前に購入した電気自動車の結果を参考にすることはほとんど意味がありません。

メーカーは一般的に目指しています1000 ～ 2000 回の充電サイクル、標準は 1500 充電サイクルで中間にあたります。これはバッテリーの寿命を測定するための最も正確な指標ですが、潜在的な購入者にとっては最も具体的ではない指標でもあり、多くの場合、そのようなデータが何を表すのかまったくわかりません。

のバッテリー容量kWh 単位で測定される値も、バッテリーの耐久性に影響します。大きいほど必要な充電サイクルが少なくなり、寿命が長くなると考えられます。しかし、バッテリーがより大容量であるということは、多くの場合、車が重くなったり、より強力になったりして、より多くのエネルギーを消費することを意味します。したがって、バッテリーの容量だけでなく、バ​​ッテリーの容量も考慮する必要があります。平均車両消費量それはあなたに興味があります。運転スタイルも影響します。高速運転やリソースを大量に消費する機能の使用に慣れている場合は、より頻繁に充電する必要があるため、寿命が短いことによる恩恵を受けることが予想されます。そしてもちろん、走行距離も方程式に含める必要があります。通常、すでに車を所有している場合、年間の走行距離を見積もるのは非常に簡単です。これらすべてのパラメータを考慮して、特定のモデルおよび使用状況に応じてバッテリーがどれくらい持続できるかをおおよそ計算するのはあなた次第です。

最後に、電気自動車のバッテリー寿命を知る最良の方法は、メーカーの保証を確認することです。たとえば、テスラは、モデル S およびモデルのバッテリーとパワートレインに対して保証を提供しています。8年または24万キロ。したがって、少なくとも 8 年間、または 240,000 キロメートル走行した後でも安心感が得られることはほぼ確実ですが、製造業者が自主的にハードルを非常に低く設定しているため、次のようなメリットが得られることは間違いありません。修理と無料交換。

2020年6月、テスラも自社車両の環境への影響に関するレポートを発表しており、メーカーが提示したデータはバッテリー寿命に関して非常に有望なものです。のためにモデルセット モデルX, バッテリー容量は、100,000 キロメートル走行しても平均でわずか 5% しか減少しません。そして、バッテリーが初期容量の 10% を失うには 320,000 キロメートル走行するまで待たなければならないため、その後の損失はさらに遅くなります。したがって、今後何が起こるのか: 平均して、テスラのバッテリーは長持ちする年間3万キロ走行しても10年以上。

残念ながら、この種の研究は今日でも非常にまれであり、数値はモデルによって必然的に異なります。テスラは、この分野とそのモデル S およびモデルのリーダーです。したがって、ケースバイケースで検討する必要があります。

電気自動車のバッテリーはいつ交換すべきですか?

もっとここにあるよバッテリー容量の問題走行距離や年数よりも。前に説明したように、充電サイクルごとに、バッテリーが保存できるエネルギー量が減少します。時間の経過とともに、車の航続距離は減少し、フル充電で走行できる距離は短くなります。

もちろん、バッテリーを交換する前に比率が非常に低くなるのを待つ必要はありません。容量が実際に不足しすぎると、ユーザーは毎回充電する前に短距離の移動に制限することを余儀なくされるため、快適な使用感は存在しません。したがって、これは感覚の問題ですが、参考までに、寿命が過ぎたバッテリーを保管し続けることはお勧めできません。70% のしきい値を下回る。

この件に関してメーカーの保証を見てみるのは興味深いことです。の家でテスラ、8 年または X キロメートル走行（モデルによっては 160,000 ～ 240,000 キロメートル）する前にバッテリー残量が 70% を下回った場合、顧客はバッテリーの交換を要求する権利があります。このZOEについてはヨーロッパで最も売れている電気自動車の 1 つであるルノーは、8 年間または 160,000 キロメートルの走行前にバッテリーが初期容量の 66% に低下した場合に保証を提供します。バッテリーを購入するのではなくレンタルすることに決めた場合、この率は 75% に上昇します。これは、フランスのメーカーが顧客に提供するオプションです。もう1つの人気の電気モデルである日産リーフも、8年または16万キロメートルの走行前にバッテリーが一定レベルに劣化した場合に補償されます。保証は、容量が 12 バーのうち 9 バー (75% に相当) を下回るとトリガーされます。

電気自動車のバッテリーがすぐに故障するのではないかと心配な場合は、魅力的な保証を提供するメーカーに頼ってください。すべてのメーカーがこのような面倒を行うわけではありません。購入する前に、この分野での権利が何であるかをよく確認してください。これにより、猛烈なスピードでマイルを貯めない限り、長期間安心して過ごすことができます。

これまで見てきたように、電気自動車のバッテリーは今日ではあまり問題になりません。ただし、車両を交換せずに長期間保管したい場合、または最新のテクノロジーの恩恵を受けられない古いモデルを所有している場合は、バッテリーの消耗を早くするための動作を採用できることを知っておく必要があります。

もちろん、充電サイクルがバッテリーに及ぼす影響について前述したことを考慮すると、車両のエネルギー消費量を削減することで、車両を再充電する必要が少なくなり、寿命を延ばすことが可能になります。これを行うには、次の原則を尊重しながら、測定された速度で運転することをお勧めします。エコドライブ（たとえば、急加速や急ブレーキは禁止）これは熱機関を搭載した車両にも当てはまります。

また、エアコン、一体型スクリーンがある場合はオーディオ システムなど、あまり役に立たないバッテリー駆動の機能を使いすぎないように注意してください。もちろん、これらは最もリソースを消費する機器ではありません。本当に必要なときにためらわずに使用してください。すべてを自分から奪うという問題ではありません。ただし、使用しなくなったら電源を切るか、使用量をある程度抑えると、長期的には寿命を延ばすことができます。

運転するときは気をつけてください十分に空気を入れたタイヤ。そうでない場合、これが意味する危険性と快適性の低下に加えて、車の他の要素がタイヤの弱点を補わなければならず、エネルギーを消費することになります。長期的にはバッテリーに損傷を与える可能性があるため、車両の充電に従来の電源コンセントを使用しないことをお勧めします。充電ステーションを選択するか、この練習のために特別に設計されたデバイスを自宅に設置してください。同様に、急速充電器もバッテリーを損傷する可能性があります。

の温度も役割を果たします。できるだけ車を寒さや暑さから守るようにしましょう。極端な温度の地域に住んでいる場合、寿命が短くなる可能性があります。フランス本土では、この問題は実際には起こりません。しかし、カナダまたはアフリカに住んでいる読者の皆さんは、この要素を無視すべきではありません。

よく出てくるアドバイスの 1 つは、リチウムイオン電池を搭載した他のデバイスと同様、電池の再充電を直前まで待たず、100% に達するまでに大量の充電セッションではなく、定期的に短時間の充電を行うことです。どこにでも持ち運べるコンパクトな充電器をスマートフォンに導入するのは簡単ですが、電気自動車では状況が大きく異なります。多くのユーザーは実用的な理由から夜間にフル充電します。これは大したことではなく、この方法でバッテリーをダメにする危険はないことを知っておいてください。ザ電気自動車のインテリジェント システム他の携帯電話と同様に、バッテリー容量の変更を避けるために、このパラメーターを考慮してください。したがって、車両を電源に接続したままにして、最大容量に達するまで充電することができ、エネルギー転送は必要に応じてすぐに自動的に中断されます。たとえば、テスラ モデル S P100D では、102.4 kWh のバッテリー容量を満たすことは不可能で、最大値は 98.4 kWh です。したがって、使用されない基本容量 4 kWh が存在します。

電気自動車バッテリーのリサイクルとセカンドライフ

先ほども少し触れましたが、電気自動車のバッテリーは、バッテリーが切れたらすぐに、まだ機能している間に交換する必要があります。30%その容量の。これは、電気懐疑派の主な議論の 1 つであり、彼らは、バッテリーは非常に汚染の多い部品であり、したがって、環境学的に言えば、電気自動車は彼らが言うほど興味深いものではないという事実を強調しています。

しかし、それはショートカットです。電気自動車に搭載できるほど効率がなくなったバッテリーは回収され、他の目的に使用されますが、最初の寿命を過ぎても役に立たなくなるわけではありません。たとえば、それらは補完的なエネルギー源となることができます。再生可能ソリューション太陽エネルギーや風力エネルギーなど、安定性が低く、適切に機能するためには天候に大きく依存します。そこで私たちは、主要電源が故障した場合に、車のバッテリーがエネルギーを得る代替手段となるシステムを構築しています。

この 2 番目のミッションを実行した後、リチウムイオン電池は次のようになります。環境への影響を抑えるためにリサイクルされる製造に必要な原材料（ニッケル、コバルト、カドミウムなど）の採掘と輸入に関連しています。また、汚染物質を自然界に放出することも避けます。フランスで特に関与しているのはバッテリーリサイクル会社SNAMだ。フランスで活動する多くの自動車ブランドとコラボレーションしています。

電気自動車のバッテリーにはどのような発展が期待できるのでしょうか?

電気自動車のバッテリー技術は向上し続けています。現在、リチウムイオンは、以前に使用されていた鉛酸に代わって、すべてのメーカーで使用される標準となっています。短期および中期的には、リチウムイオンがその座を奪われる可能性は低い。たとえばモバイルデバイスでは限界に達しつつありますが、電気自動車市場ではまだ限界に達していません。

リチウムを最大限に活用し、自律性と寿命の両方の観点からバッテリーの性能を向上させるために、多額の投資が行われています。いくつかの方法が非常に有望に思えます。たとえば、次のことが可能ですエネルギー密度を向上させる電極 (アノードとカソード) にグラフェンを追加することで電池を作ります。したがって、サイズを大きくしなくても、自律性が向上し、その結果、充電の必要性が減り、寿命が延びることになります。

私たちはまだそこまで到達していませんが、電気自動車のバッテリーの将来に対する期待は素晴らしいものです。テスラ、最終的には100万キロメートル以上持続可能なバッテリーを提供できると発表リチウムイオン電池に NMC 532 正極 (ニッケル、マンガン、コバルト) を使用。また、現在と比べて 2 倍以上となる、最大 4000 回の充電サイクルをサポートすることもできます。電気自動車用リチウムイオン電池の生産を専門とする中国企業である現代アンペレックス・テクノロジー・リミテッド（CATL）は、さらに先を見据えて将来の発表を行う寿命が200万キロメートルのバッテリーそして16歳。リチウムイオンにはまだ明るい未来が待っているようです。

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しかし、どの技術がいつ確立されるかはまだ分かりませんが、ポストリチウムイオン時代はすでに始まっています。たとえば、バッテリーについて話しています。リチウム空気(またはリチウム酸素)、周囲の酸素を使用して機能するという特殊性があります。一部のコンポーネントはバッテリーに直接組み込まれていないため、蓄電池は軽量になり、占有スペースも少なくなります。常にエネルギー密度の向上を目指して、電解質を備えたフッ化物電池 (フッ素のイオン形態)液体も開発中です。

電池リチウムスフレ(Li-S) も研究中です。このタイプの蓄電池では、アノードはリチウムで作られ、カソードは硫黄で作られます。バッテリーが放電すると、リチウムがアノードの表面で溶解し、充電中にアノードに堆積します。この技術には、非常に高いエネルギー密度と軽量の両方が得られ、より安価で汚染の少ない電池の製造が可能になるため、大きな期待が寄せられています。完璧な妥協案？おそらく研究が進めば、安定したリチウム硫黄電池の製造に成功するには、現時点では科学者が多くの技術的課題に直面しなければならないからです。進捗状況は 2020 年初頭に発表されましたが、量産可能にはまだ程遠いです。

すると、次の利息が得られます。固体電解質電池、「全固体電池」または単に「固体電池」とも呼ばれます。それらは電解質、つまり固体の形のガラスまたはゲルの板によって区別されます。すでにペースメーカーなどに使われているシステムです。メリットは複数あります。これらのバッテリーは、リチウムイオン ソリューションよりもはるかに安全で、極端な温度の影響を受けにくいです。また、必要な予防策も少なくなります。全固体電池は製造コストも安く、特にコバルトなどの貴重な材料を必要としません。すべては、現在のバッテリーよりも最大 3 倍高い、さらに興味深いエネルギー密度を実現するためです。トヨタとフォルクスワーゲンはすでに、2025年から全固体電池を搭載した電気自動車を発売したいと伝えている。フォード、BMW、ヒュンダイ、ゼネラルモーターズ、ホンダなど、すべての主要グループが動き出している。サプライヤーの中ではシーメンスも取り組んでいる。もう数年。

最後に、バッテリーについて聞いたことがあるかもしれませんナトリウムイオン。非常に耐久性があり (4000 回の充電サイクル)、充電が非常に速く、製造コストが安価であるという利点があります。しかし、電気エネルギー密度が低いため、自動車産業の将来の候補となる可能性は低いです。このテクノロジーは、電動スクーターや自転車など、リソース消費の少ないデバイスでより有望です。

結論

電気自動車のバッテリーがどれくらい持続するかについては、議論の余地のない真実はありません。このデータは、車両モデル、運転スタイル、および周囲温度などの制御が難しい外部パラメータによって異なります。バッテリーの劣化は多くの消費者にとって懸念事項ですが、私たちに届いた最新の調査結果は、特に先進技術の恩恵を受けている最新世代において、バッテリーの耐久性に関して楽観的な見方を奨励しています。

電気自動車の購入を急いでいない場合は、メーカーが毎年改良を続け、バッテリーの耐久性が向上し、航続距離がより長い車が開発されていることに留意してください。また、バッテリーの期待寿命に関するより正確なデータを活用して、この市場についてさらに多くの視点を持てるようになります。

それまでの間、電気自動車にしたい場合は、X 年または X キロメートル前にバッテリー交換保証が付いているモデルを選択してください。興味のあるモデルが保証期間を超えて保管する予定がある場合は、メーカーが請求するバッテリーの交換料金についてお問い合わせください。