Как Tesla умудряется продлить жизнь аккумуляторам Powerwall

[nero-schwarz.livejournal.com]

В пост "Солнечные панели на крыше дома: результат первых 90 дней" под авторством skysheep пришёл некий dronelab и огорошил автора пренеприятнейшим известием, что Маск мошенник и обвёл автора вокруг пальца всучив ему свой Powerwall.

Свою аргументацию dronelab строил на том, что производители якобы заявляют максимум 500 циклов перезарядки и в любом случае аккумуляторы проживут не более 1,5-2 лет и никаких тебе 70% от начальной ёмкости после 10 лет, как обещает Tesla.

Давайте разбираться. Понятно, что количество циклов зависит от условий эксплуатации, как верно и написал skysheep и как это как раз и заявляют те самые производители. Но мне стало интересно, на чём конкретно основывались инженеры Tesla и почему они всё-таки дают гарантию на аккумуляторы Powerwall в 10 лет.

Согласно свединиям с сайта cleanenergyreviews_тчк_info в Powerwall применяются Lithium NMC (Nickel-Manganese-Cobalt) аккумуляторы исполненные в типоразмере 21700. К сожалению, я не нашёл какое количество и какие точно аккумуляторы применяются в Powerwall. Но если принять, что каждая 21700-ячейка имеет ёмкость 4,8Ah или 17,3Wh (такие применяются в Tesla Model 3), то получаем 13,5kWh/17,3Wh=780 ячеек содержатся в одной Powerwall.

Теперь воспользуемся теми самыми документами, в которых производители якобы утверждают, что десятилетняя эксплуатация аккумуляторов с сохранением ёмкости в 70% невозможна в принципе. Так как ТТХ оригинальных ячеек в Powerwall найти не удалось, допустим, что они близкие к ТТХ ячеек NCR20700B от Panasonic (тем более dronelab сам дал ссылку на этот документ, чтобы он потом не заявил, что это фейк и Panasonic тоже мошенники!):
https://akkuplus.de/mediafiles/Datenblatt/Panasonic/Panasonic_NCR20700B.pdf
Нас интересует график на шестой странице:

Зелёную линию я добавил, чтобы обозначить 70% от номинала в 4000mAh это 2800mAh.
Для тока разряда 12A (красная линия) имеем 270 циклов при достижении уровня 70% или падение ca. 550mAh за 100 циклов. Для тока 8A соответственно 500 циклов или падение ca. 250mAh за 100 циклов.

Теперь надо выяснить какой максимальный ток разрядки ячеек достижим в Powerwall при предельно допустимом режиме эксплуатации. Tesla заявлет, что Powerwall способна выдавать постоянную мощность 5kW. Это соответствует 5kW/780=6,4W для каждой ячейки. Или току в 6,4W/3,6V=1,8A.

Уменьшение тока разряда в 12А/8А=1,5 раза уменьшает наклон линии на графике где-то в два раза (550mAh/250mAh≈2).

При токе 1,8A имеем уменьшение тока в 8A/1,8A = 4,4 раза по сравнению с 8A. Это в свою очередь даёт нам уменьшение крутизны падения линии в 7,4 разa (log1,5(4,4)=3,7; 3,7x2=7,4). Или увеличение количества циклов в 7,4 раза 500*7,4=3700. Это 3700/365=10,14 лет при ежедневной эксплуатации Powerwall по максимально заявленным характеристикам, высчитанные на основе данных в документе от Panasonic.

Ну что я могу сказать, в Tesla не идиоты сидят, считать умеют, в отличие от диванных теоретиков в комментариях;)) Ещё и подстраховались, гады, на 51 день! А нет, я ж потерями в инверторе пренебрёг (5kW заявлены на выходе инвертора), значит, видимо, всё тютелька в тютельку рассчитали!

Правда, стоит ещё учесть, что в Powerwall ячейки разряжаются не полностью, как это было сделано для ячеек из документа Panasonic (разряд до 2,5V). Так что, возможно, количество циклов, необходимых для достижения уровня 70%, будет ещё выше и 10 лет инженеры Tesla выбрали с приличным запасом.

В любом случае всё это мелочи и порядок цифр именно таков (надеюсь, я нигде не обсчиталься, знающих людей прошу проверить и поправить меня в комментах). Полагаю, теперь любому адекватному человеку должно быть понятно, почему Tesla (и любая другая компания, производящая подобные аккумуляторы) даёт гарантию в 10 или около того лет.

Comments

[nero-schwarz.livejournal.com]

"при циклах с небольшой разрядкой" — весь фокус в том, что в Powerwall на всем протяжении эксплуатации ток разряда не превышает 0,4C. Не думаю, что на планете существуют смартфоны с подобным уровнем потребления, поэтому и не увеличивалось на порядок.

[penetrat0r.livejournal.com]

Я имел в виду, что количество циклов до соответствующего падения ёмкости батареи увеличивалось на порядок - в большей степени, чем рост количеств цикла заряда-разряда, что приводит к росту продолжительности её жизни ;).

[nero-schwarz.livejournal.com]

Как-то замудрено написали, значит, я вас неверно понял, пардон:)

[penetrat0r.livejournal.com]

Неточно написал, пардон :)

[nero-schwarz.livejournal.com]

если вспомните где читали статью, поделитесь, интересно будет взглянуть!:)
Или хотя бы намекните в каком направлении искать, может, сам найду. Она на английском была?

[penetrat0r.livejournal.com]

Уффф... вот парадокс - графики оттуда (общий вид) в общем помню, а на каком языке - нет :). Но английский или русский, если бы я с иврита или датча переводил, то точно бы запомнил...
Вроде на каком-то IT сайте было. Попробую поискать, но вряд ли...

[sakurovskiy.livejournal.com]

Он о том что циклов 100% разряд- заряд, у лития около 500-1000. Циклов например разряд заряд на 50% уже намного больше, сколько надо смотреть доки.

[nero-schwarz.livejournal.com]

ну да я теперь понял.
" сколько надо смотреть доки" — дык нету такой информации (не говоря уже отом, что нет даже инфорамции какие точно акки применяются в Powerwall)! Поэтому я попытался вычислить, сделав некоторые допущения, типа того что увеличение количества циклов растёт линейно с снижением тока разряда: уменьшение тока разряда в 1,5 раза не обязятельно должно давать увеличение количества циклов в два раза во всём диапазоне токов.

[zel-dol.livejournal.com]

Вы можете посмотреть на автомобильные литиевые. Например, в Шеви Вольт была батарея 16 квт часов, полный разряд - это остаточная емкость 9.9 квт часов ( это по памяти, но цифры дают представление о макс степени разряда) Все разряды , что выше этого порога дают прибавку в количестве циклов.
Даже свинцовые батареи работают с сотнями циклов при невысокой степени разряда. При этом служат до 7-8? иногда 9 лет ( 10 ЛЕТНИЕ.)

[sakurovskiy.livejournal.com]

Такая информация иногда есть в доках производителей ячеек, я точно видел ее про литий-ион и литий-полимер, и там количество циклов зависит от глубины одного "цикла".

Просто сейчас наклепали достаточно много разновидностей и литий-железо-фосфат и так далее, у них у всех разные характеристики, у каких-то тыщи циклов, у каких-то дикие токи разряда и так далее.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"я точно видел ее про литий-ион" — а что такое "литий-ион"? литий-кобальт-оксидные? Они ж все литий-ионные. LiFePО — тоже разновидность литий-ионного акка. Различаются они только химическим составом катода.

[sakurovskiy.livejournal.com]

Да. Раньше они просто литий-ионный назывались, потом появились литий-полимерные, а потом понеслось.

[nero-schwarz.livejournal.com]

ага, спасибо. Попробую поискать старые даташиты:)

[gutt-tlt.livejournal.com]

Вы говорите о разных зависимостях: зависимость количества циклов от глубины разряда (есть во всех даташитах) и зависимость количества циклов от тока разряда (ни разу не встречал).

[sakurovskiy.livejournal.com]

Да.

Я что-то встречал и на эту тему, заряд-разряд большими токами литий не любит.

Вот например статья где об этом говорится утвердительно прямо в самом начале при 0,1С - 3000 полных циклов заряд-разряд.

https://habr.com/ru/post/223955/

[avotara.livejournal.com]

Эм, а в каком по вашему цикле работает смартфон?
У меня конечно смартфон - не смартфон но часа на 4..5 его хватает т.е. режим разряда 0.2..0.25С быстрая зарядка стандартная - 2.5 часа с 4 %, при чем сигналить о низком уровне он начинает когда на батарее примерно 3.5 В.
Это разумеется в режиме активности, в пассивном режиме (иногда поговорить, иногда фото сделать) - на 3-е суток.

[nero-schwarz.livejournal.com]

"т.е. режим разряда 0.2..0.25С" — ну это среднее потребление же. А пиковые? Давайте, вы на своём смартфоне включите видео, поставите его на всю громкость и скажете на сколько часов хватило.

"У меня конечно смартфон - не смартфон" — вот именно! у меня тоже смартфон не смартфон LG-E400. Заряд держит в пассивном режиме неделю! В более активном на 2-3 дня. Музыку слушать хватает почти на весь день. И ему уже 6 лет с лишним, если не ошибаюсь. Т.е. аккум держит так же как в первые дни эксплуатации (по крайней мере отличия так на глаз не определить). И это ещё после двух раз купания в речке вместе со смартфоном%)) Так что да, отдельные смартфоны, возможно, способны поддерживать режимы разряда менее чем 0,4C и это без всяких специальных установленных программ для экономии энергии. Возможно, ваш смартфон тоже проживёт 10 лет без особых проблем с аккумом. Что, кстати, только опровергает заявления комментатора якобы технаря flat_hedgehog выше, что это в принципе невозможно ни для смартфонов ни для ноутбуков.