Reparation af bil- og e-cykelbatterier sparer penge og ressourcer, men problemer holder væksten i industrien tilbage
Rich Benoit får opkald omkring tre gange om dagen fra ejere af en gammel Tesla Model S, hvis batteri er begyndt at svigte i hans bilforretning, The Electrified Garage.Batterier, der kunne give hundredvis af miles rækkevidde, kan pludselig kun holde 50 miles på en opladning.Disse køretøjer kommer ofte ikke med en garanti, og batteriudskiftning kan koste op mod $15.000.
For de fleste produkter er reparation en mere økonomisk mulighed end udskiftning.Benoit, der driver et af de få uafhængige Tesla-værksteder i USA, sagde, at mange Tesla-batterier teoretisk kan repareres.Men på grund af den tid og uddannelse, der er involveret, sikkerhedsproblemer og kompleksiteten af reparationen, siger Benoit, at reparation af et bilbatteri i hans butik kan koste op til $10.000, mere end de fleste forbrugere er villige til at betale.I stedet vælger mange mennesker at sælge eller skrotte deres gamle biler og så købe en helt ny Tesla, sagde han.
"[Bilen] er næsten som en forbrugsvare nu, som et tv," sagde Benoit.
Benoits erfaring peger på et problem, som tidlige brugere af elektriske køretøjer og elektriske mikromobilitetsenheder som e-cykler og e-scootere begynder at stå over for: Disse køretøjer indeholder store, dyre batterier, der bliver uoverkommelige med tiden.Genfremstilling af disse batterier kan give bæredygtighedsfordele ved at spare energi og ressourcer, som ellers ville blive brugt til at fremstille nye batterier.Dette er især vigtigt for elektriske køretøjer, som indeholder meget store batterier, som skal bruges i årevis for at kompensere for de kuldioxidemissioner, der genereres under deres produktion.Men mange elektriske køretøjer og batterier til elektriske køretøjer er designet til at være svære at reparere, og nogle producenter fraråder aktivt denne praksis med henvisning til sikkerhedsmæssige bekymringer.Designproblemer, sikkerhedskrav og mangel på dele gør det svært for de få uafhængige mekanikere, der har til opgave at servicere elbiler eller elcykelbatterier, at have råd til reparationer.
"Der er mange batterier i skraldespanden, som kan renoveres," siger Timothée Rouffignac, der driver et lille e-cykelbatterireparationsfirma ved navn Daurema i Bruxelles, Belgien.Men "fordi de ikke er beregnet til at blive repareret, er det svært at finde en god pris."
Lithium-ion-batterier i smartphones indeholder en "celle" bestående af en grafitanode, en metalkatode og en flydende elektrolyt, der tillader lithium-ioner at bevæge sig fra den ene side til den anden, hvilket skaber et elektrisk potentiale.Elektriske cykelbatterier indeholder typisk snesevis af celler.I mellemtiden kan batterier til elektriske køretøjer indeholde hundreder til tusindvis af individuelle celler, som ofte er pakket ind i "moduler" og derefter kombineret i batteripakker.Ud over cellerne og modulerne inkluderer batterier til elektriske køretøjer og e-cykel ofte et batteristyringssystem, der overvåger batteriets tilstand og styrer opladnings- og afladningshastigheder.
Alle lithium-ion-batterier nedbrydes over tid og vil i sidste ende kræve udskiftning.Men når et batteri indeholder mange individuelle celler og andre komponenter, kan dets levetid nogle gange forlænges gennem reparation, en proces, der involverer identifikation og udskiftning af beskadigede celler eller moduler, samt reparation af andre defekte komponenter, såsom et defekt batteristyringssystem.I nogle tilfælde skal kun ét modul udskiftes.Udskiftning af dette modul, i stedet for at udskifte hele batteriet, reducerer behovet for metaller såsom lithium, såvel som kulstofemissionerne i forbindelse med fremstilling af et erstatningsbatteri (eller en ny bil).Dette gør batterirenovering "ideelt for en cirkulær økonomi (et system, der sparer og genbruger ressourcer)," sagde Gavin Harper, en forsker, der studerer batteribæredygtighed ved University of Birmingham i Storbritannien.
Selvom det ikke nødvendigvis er billigt, kan du spare penge ved at få dit batteri repareret.Typisk koster reparation af et elbilbatteri omkring halvdelen af prisen på et nyt batteri.Cox Automotive anslår, at siden det begyndte at tilbyde reparation af elbiler i 2014, har det sparet mere end 1 gigawatt-time batterier, nok til at drive omkring 17.000 nye elektriske køretøjer fra for tidlig bortskaffelse.
"Der er mange grunde til, at reparation er mere omkostningseffektiv end udskiftning," fortalte Helps til Grist.
Men eksperter siger, at batterireparationer er farlige og ikke bør udføres derhjemme eller af nybegyndere.Hvis batteriet beskadiges under reparation, kan det forårsage kortslutning, hvilket kan resultere i brand eller eksplosion.Undladelse af at bære passende højspændingshandsker under forsøg på reparationer kan resultere i elektrisk stød.Hvis du ikke ved, hvad du laver, "leger du med ild," sagde John Matna, ejer af e-cykelværkstedet Chattanooga Electric Bike Co. Han bemærkede, at nogle elektriske cykelbatterier indeholder "strøm nok til at dræbe en person."
Det hjælper at sige, at batterirekonditionering kræver mindst højspændingstræning, elektrisk erfaring, personlige værnemidler og "en grundlæggende forståelse af arkitekturen og hvordan batterier fungerer."De, der ønsker at reparere EV-batterier, har også brug for udstyr til at løfte køretøjet fra jorden og fysisk fjerne batteriet, som kan veje tusindvis af pund.
"Meget få mennesker kan eller bør endda prøve noget som dette," sagde Benoit.
Men selv dem med den rette uddannelse har ofte svært ved at reparere elbil- eller elcykelbatterier på grund af deres design.Mange elcykelbatterier kommer i holdbare plastikkasser, der er svære, hvis ikke umulige, at åbne uden at beskadige de indvendige komponenter.Inde i et e-cykelbatteri eller individuelle EV-batterimoduler er cellerne ofte limet eller svejset sammen, hvilket gør dem svære eller umulige at udskifte individuelt.Derudover, som en 2021-rapport fra Det Europæiske Miljøagentur fremhæver, indeholder nogle EV-batterier software, der kan få batteriet til at lukke ned, hvis der er tegn på manipulation.
Producenter hævder, at deres batterier er designet til at forbedre sikkerhed, holdbarhed og ydeevne, men det kan komme på bekostning af reparationsmuligheder, da mange producenter, der dækker garantiperioden (normalt to år for store mærker og e-cykelmærker) tilbyder erstatninger gratis eller med rabat.batterier.Elbiler holder 8 til 10 år eller 100.000 miles).Reparationsfortalere hævder på den anden side, at modulære designs med vendbare fastgørelseselementer såsom aftagelige clips eller klæbebånd ikke nødvendigvis kompromitterer sikkerheden, og at fordelene ved reparationsdesign langt opvejer omkostningerne.
Europæiske politikere begynder at lytte til fortalere.I august vedtog EU en ny forordning, der har til formål at gøre batterier mere miljøvenlige.Den indeholder blandt andet en bestemmelse om, at batterier, der bruges i el-cykler og andre ”lette køretøjer” såsom e-scootere, skal serviceres af uafhængige fagfolk, helt ned til det enkelte celleniveau.Den europæiske e-cykelindustri har været stærkt imod reglen på grund af bekymringer om sikkerhed, battericertificering og juridisk ansvar, og kæmper nu med, hvordan de skal overholde.
"Vi kigger stadig på, hvordan vi kan opfylde kravene i de nye EU-batteriregler, samtidig med at vi overholder gældende sikkerhedsbestemmelser og vores høje kvalitetsstandarder," fortalte e-bike batteriproducent Bosch til Grist.Bosch bemærkede de udfordringer, producenterne står over for."Den modsatte tendens ses i USA," hvor "strengere regler og højere standarder bliver introduceret for e-cykelbatterier og -systemer."
Faktisk annoncerede Federal Consumer Product Safety Commission for nylig, at den gennemgår reglerne for e-cykler og deres batterier.Det kommer efter en nylig bølge af e-cykelbatteribrande også foranledigede lokal politisk handling.New York City Council ændrede for nylig sin brandkode for at forbyde "samling eller reparation af lithium-ion-batterier" fra brugte batterier fra andre batterier, hvilket reparatører nogle gange gør.
Byen har også for nylig vedtaget lovgivning, der kræver, at elbilsproducenter skal sikre, at deres produkters batterier er certificeret til UL 2271 designstandarden, som har til formål at forbedre sikkerheden.Genfremstillede batterier opfylder disse krav, sagde Ibrahim Jilani, global direktør for forbrugerteknologi for UL Solutions, en multinational virksomhed, der tester sikkerhedscertificeringsstandarder for en bred vifte af industri- og forbrugerprodukter og materialer.En standard.Men Gilani sagde, at reparationsfirmaer bliver nødt til at "beholde designet, som det var før reparationen", herunder at bruge batterier og elektroniske komponenter af samme mærke og model.Batteriværksteder skal også gennemgå UL-inspektioner på stedet fire gange om året, hvilket vil koste dem mere end $5.000 om året, sagde Jilani.*
Sammenlignet med elektriske cykler har lovgiverne været relativt afslappede med at reparere elbiler.Der er ingen specifikke love eller regler i USA, der behandler dette problem.EU's nye batteriregler omhandler heller ikke reparationer af elektriske køretøjsbatterier, men anbefaler blot, at lovgivere opdaterer individuelle køretøjsbestemmelser "for at sikre, at disse batterier kan fjernes, udskiftes og demonteres."
Den tyske forsikringsforening GDV "støtter stærkt" ideen, sagde en talsmand til Grist.I oktober offentliggjorde gruppen resultaterne af en undersøgelse, der fandt ud af, at elektriske køretøjer koster en tredjedel mere at reparere end sammenlignelige benzindrevne køretøjer, et resultat delvist forklaret af de høje omkostninger ved reparation eller udskiftning af batterier.
"Mange bilproducenter vil ikke tillade batterireparationer, selvom batteriboksen er lidt beskadiget," sagde en talsmand for GDV til Grist.Bilproducenter beslutter nogle gange at udskifte batteriet, hvis bilen har været ude for en ulykke, hvor airbaggen udløste.Begge praksis "kan resultere i øgede reparationsomkostninger" og i sidste ende højere forsikringspræmier, sagde talsmanden.
Nye regler om reparation af batterier til elbiler kommer på et kritisk tidspunkt.Cox Automotive's Helps sagde, at der er to samtidige tendenser inden for EV-batteridesign: "Batterier bliver enten meget nemme at vedligeholde, eller de vil slet ikke være i stand til at vedligeholde dem."
Nogle batterier, såsom Volkswagen ID.4-batterierne, har moduler i Lego-stil, som er nemme at fjerne og udskifte.Andre batteripakker, såsom den nye Tesla 4680 batteripakke, indeholder slet ingen moduler.I stedet limes alle cellerne sammen og fastgøres til selve batteripakken.Hjælper med at beskrive dette design som "uopretteligt".Hvis der findes en beskadiget batteripakke, skal hele batteriet udskiftes.
"Det er stadig et fuldstændigt genanvendeligt batteri," sagde Helps."Du kan bare ikke ordne det."
Denne artikel blev oprindeligt udgivet af Grist, en nonprofit medieorganisation, der dækker klima, retfærdighed og løsninger.
Scientific American er en del af Springer Nature, som ejer eller har kommercielle forbindelser med tusindvis af videnskabelige publikationer (hvoraf mange kan findes på www.springnature.com/us).Scientific American opretholder en streng politik for redaktionel uafhængighed i rapportering af videnskabelige fremskridt til vores læsere.
Indlægstid: 26. december 2023