Råd for å bevare elsykkelbatteriet i vinterkulda
Bruker du el-sykkel på vinteren? Her er noen råd for å unngå at batteriet lader seg ut for fort.
Bruken av elsykler i Norge eksplodert. I 2016 skaffet 35 000 seg ny elsykkel. Elbilforeningen ser for seg at salget vil legge seg på ca 70 000 elsykkel-kjøp i året framover.
Mange har også tatt i bruk elsykkelen på vinteren. Men hva skjer med batteriet i kulda? Med rekkevidden og kvaliteten på batteriet?
Her får du noen tips og triks fra materialteknologer ved NTNU som gjør at batteriet ditt lettere overlever vinterhalvåret.
Tips 1: Start turen med et romtemperert batteri
Oppbevar batteriet innendørs når du ikke sykler, og lad det inne.
Vinteren en hard årstid. Våte og salte veier kan slite både på sykkel og batteripakning. Hvordan ta vare på sykkelen kan du leser mer om i saken under her. Illfoto: NTB scanpix
Det tar faktisk tid for batteriet å kjøles seg ned. Et romtemperert batteri “holder seg varmt” en lang stund, og det beholder mye av den gode rekkevidden om du har batteriet innomhus når det ikke er i bruk.
Når det er sagt, er det verdt å merke seg at det ikke er skadelig for batteriet å bruke det selv om det er kaldt. Når det blir mildere i været vil batteriet få tilbake sin normale kapasitet.
Derimot bør du ikke oppbevare batteriet ved temperaturer over 30 grader. Det vil gi en permanent reduksjon av batterikapasiteten.
Tips 2: Lad batteriet mens det er romtemperert
Det er lurt å vente til batteriet har fått opp temperaturen litt før du begynner å lade det. Men det er altså viktig å unngå for høye temperaturer i batteriet. Det er for eksempel en dårlig ide å sjokkvarme det inntil varmeovnen hvis du har det travelt.
Tips 3: Unngå saltvann i kontakt med det elektriske
De fleste batteripakninger er godt beskyttet mot vær og vind. Flere beskyttende lag, der et plastdeksel ofte er det ytterste, forhindrer fuktighet fra å ødelegge batteriet.
Likevel er vinteren en hard årstid. Våte og salte veier kan slite både på sykkel og batteripakning. Det er viktig å forhindre at saltvann finner veien inn til batteriet, for eksempel langs elektriske ledninger. Dette kan føre til korrosjon av de indre lagene som beskytter selve batteriet, med fatale følger.
Fuktskader fra vann og salt kan forhindres ved å oppbevare batteriet tørt og temperert. Tørk også gjerne av batteriet, spesielt på ladekontakten, men la være å spyle/vaske sykkelen med batteriet montert.
Tips 4: Langtidslagre batteriet i halvladet tilstand og litt under romtemperatur
Hvis du er en av dem som ønsker å sette sykkelen inn for vinteren, er det lurt å ha ladet batteriet halvveis opp. Det bør nemlig verken langtidslagres i fullt oppladet eller utladet tilstand.
Hva skjer inni batteriet?
Hva skjer i batteriet når kapasiteten reduseres, og elsykkelen får mindre rekkevidde? Illfoto: Shutterstock
Batteriet består av to elektroder, en anode og en katode. I de fleste kommersielle batterier er det litium-ioner (Li-ioner) som beveger seg fra anoden til katoden, og skaper strøm, når batteriet lades ut. Når det lades opp, flytter man Li-ioner fra katoden til anoden.
Elektrodene er adskilt av en væske, elektrolytten, som Li-ionene må bevege seg gjennom. Det er derfor viktig at elektrolytten leder Li-ioner godt.
Anoden er dekket av et tynt, beskyttende lag som kalles SEI-laget (står for solid electrolyte interphase). For at batteriet skal fungere optimalt er det viktig at SEI-laget har rett tykkelse og sammensetning, slik at Li-ionene lett kan komme seg gjennom det. Kapasiteten til batteriet (hvor mye energi som kan lagres) bestemmes enkelt sagt av hvor mange
Li-ioner som er frie til å bevege seg mellom anoden og katoden. Li-ionene kan nemlig fanges opp eller forsinkes på flere ulike måter, særlig ved lavere temperaturer.
Når batteriet lades, flyter litium-ioner fra katoden til anoden. Så flyter de andre veien, når vi bruker strøm. Elektrolytten er en væske som ionene beveger seg gjennom. Når denne væsken blir kald, flyter ionene saktere, og kapasiteten til batteriet synker.
Hvorfor du bør starte turen med romtemperert batteri:
Batteriet bør holde en viss temperatur fordi elektrolytten får problemer i kaldt vær. Li-ionenes evne til å forflytte seg gjennom elektrolytten reduseres med lavere temperatur. Elektrolytten blir mer tyktflytende, litt som sirup, og at det derfor er vanskelig for Li-ionene å bevege seg. Dermed synker kapasiteten til batteriet, og elsykkelen får mindre rekkevidde. Hvor stort kapasitetsfallet blir, avhenger av hvor gammelt batteriet er og akkurat hva slags elektrolytt som brukes. Ved temperaturer godt under frysepunktet, kan batteriet miste 20 prosent kapasitet.
Hvorfor du bør lade batteriet mens det er romtemperert:
Igjen er det en kald elektrolytt som skaper problemer. Li-ionene sitter fast i den sirupsaktige elektrolytten og ikke kommer seg inn i anoden, men legger seg som et metall-lag utenpå i stedet. Dette metallaget er det vanskelig å få fjernet igjen, og det kan føre til kortslutninger i batteriet når batteriet lades ut og opp igjen senere. I verste fall kan batteriet begynne å brenne.
Hvorfor du bør langtidslagre batteriet i halvladet tilstand:
I fullt oppladet tilstand kan det skje uønskede reaksjoner på anoden. Li-ioner låses fast i SEI-laget, og kan ikke lenger bevege seg mellom elektrodene. Dette er ekstra kritisk siden det kun er en begrenset mengde Li-ioner i batteriet.
SEI-laget blir også tykkere, og det blir vanskeligere for de fortsatt frie Li-ionene å bevege seg gjennom det. Denne uheldige kombinasjonen reduserer kapasiteten og levetiden til batteriet.
Det blir også problemer med SEI-laget ved langtidslagring i fullt utladet tilstand. Dette kommer av at SEI-laget kan begynne å løse seg opp og falle av når batteriet er helt utladet. Når batteriet så lades opp igjen dannes et nytt lag på anoden, noe som fanger flere Li-ioner.
Skjer dette nok ganger vil til slutt mesteparten av Li-ionene være fanget. I tillegg kan fatale sidereaksjoner skje ved lagring i utladet tilstand, som i verste fall kan føre til kortslutning av batteriet. Det er derfor ekstra viktig å lade tomme batterier litt før de settes vekk for vinteren.
Som nevnt tidligere vil ting gå langsommere ved lavere temperaturer. Mens dette er en ulempe når batteriet skal lades opp, er det faktisk en fordel når det kommer til lagring av batteriet. Dette er fordi de uønskede reaksjonene vil skje langsommere ved lavere temperaturer, noe som gjør at batteriet holder seg bedre.
Skal sykkelen settes bort for vinteren, er det derfor smart å passe på at batteriet verken er helt oppladet eller helt utladet, men et sted midt imellom. Dessuten bør det ikke oppbevares på varmekablene, men i et rom som holder 10-20 grader.
Kilder: Ingeborg Treu Røe, Elise Ramleth Østli, Daniel Tevik Rogstad, alle er stipendiater ved Institutt for materialeteknologi, NTNU
Kilde: Miniscenario: Økt omfang av elsykler, Transportøkonomisk institutt, TØI rapport 1625/2018
