Reparasjon av bil- og e-sykkelbatterier sparer penger og ressurser, men problemene holder tilbake industriveksten
Rich Benoit får telefoner omtrent tre ganger om dagen fra eiere av en gammel Tesla Model S hvis batteri har begynt å svikte i bilbutikken hans, The Electrified Garage.Batterier som kan gi hundrevis av miles rekkevidde plutselig kan bare vare 50 miles på en lading.Disse kjøretøyene kommer ofte ikke med en garanti, og batteribytte kan koste oppover $15 000.
For de fleste produkter er reparasjon et mer økonomisk alternativ enn erstatning.Benoit, som driver et av de få uavhengige Tesla-reparasjonsverkstedene i USA, sa at mange Tesla-batterier teoretisk kan repareres.Men på grunn av tiden og opplæringen som er involvert, sikkerhetshensyn og kompleksiteten til reparasjonen, sier Benoit at reparasjon av et bilbatteri i butikken hans kan koste opptil $10 000, mer enn de fleste forbrukere er villige til å betale.I stedet velger mange å selge eller skrote sine gamle biler og deretter kjøpe en splitter ny Tesla, sa han.
"[Bilen] er nesten som en forbruksvare nå, som en TV," sa Benoit.
Benoits erfaring peker på et problem som tidlige brukere av elektriske kjøretøy og elektriske mikromobilitetsenheter som e-sykler og e-scootere begynner å møte: Disse kjøretøyene inneholder store, dyre batterier som blir uoverkommelige over tid.Reproduksjon av disse batteriene kan gi bærekraftsfordeler ved å spare energi og ressurser som ellers ville blitt brukt til å lage nye batterier.Dette er spesielt viktig for elektriske kjøretøy, som inneholder svært store batterier som må brukes i årevis for å kompensere for karbondioksidutslippene som genereres under produksjonen.Men mange elektriske kjøretøyer og batterier til elektriske kjøretøy er designet for å være vanskelige å reparere, og noen produsenter fraråder aktivt denne praksisen, med henvisning til sikkerhetshensyn.Designproblemer, sikkerhetskrav og mangel på deler gjør det vanskelig for de få uavhengige mekanikerne som har i oppgave å utføre service på elbil- eller elsykkelbatterier, å ha råd til reparasjoner.
"Det er mange batterier i søpla som kan pusses opp," sier Timothée Rouffignac, som driver et lite e-sykkelbatterireparasjonsfirma kalt Daurema i Brussel, Belgia.Men "fordi de ikke er ment å bli reparert, er det vanskelig å finne en god pris."
Litium-ion-batterier i smarttelefoner inneholder en "celle" som består av en grafittanode, en metallkatode og en flytende elektrolytt som lar litiumioner bevege seg fra den ene siden til den andre, og skaper et elektrisk potensial.Elektriske sykkelbatterier inneholder vanligvis dusinvis av celler.I mellomtiden kan batterier til elektriske kjøretøy inneholde hundrevis til tusenvis av individuelle celler, som ofte er pakket inn i "moduler" og deretter kombinert i batteripakker.I tillegg til cellene og modulene inkluderer batterier til elektriske kjøretøy og e-sykkel ofte et batteristyringssystem som overvåker batteriets helse og kontrollerer lade- og utladingshastigheter.
Alle litium-ion-batterier brytes ned over tid og vil til slutt kreve utskifting.Men når et batteri inneholder mange individuelle celler og andre komponenter, kan levetiden noen ganger forlenges gjennom reparasjon, en prosess som involverer å identifisere og erstatte skadede celler eller moduler, samt reparere andre defekte komponenter, for eksempel et defekt batteristyringssystem.I noen tilfeller må bare én modul skiftes ut.Å bytte ut denne modulen, i stedet for å bytte ut hele batteriet, reduserer behovet for metaller som litium, samt karbonutslippene forbundet med å produsere et erstatningsbatteri (eller en ny bil).Dette gjør batterioppussing «ideelt for en sirkulær økonomi (et system som sparer og gjenbruker ressurser),» sa Gavin Harper, en forsker som studerer batteribærekraft ved University of Birmingham i Storbritannia.
Selv om det ikke nødvendigvis er billig, kan du spare penger ved å få batteriet reparert.Vanligvis koster reparasjon av et elbilbatteri omtrent halvparten av kostnaden for et nytt batteri.Cox Automotive anslår at siden de begynte å tilby batterireparasjonstjenester for elbiler i 2014, har den spart mer enn 1 gigawatt-time med batterier, nok til å drive rundt 17 000 nye elektriske kjøretøy fra for tidlig avhending.
"Det er mange grunner til at reparasjon er mer kostnadseffektiv enn utskifting," sa Helps til Grist.
Men eksperter sier at batterireparasjoner er farlige og ikke bør gjøres hjemme eller av nybegynnere.Hvis batteriet blir skadet under reparasjon, kan det forårsake kortslutning, som kan føre til brann eller eksplosjon.Unnlatelse av å bruke egnede høyspenningshansker ved forsøk på reparasjoner kan føre til elektrisk støt.Hvis du ikke vet hva du gjør, "leker du med ilden," sa John Matna, eier av e-sykkelverkstedet Chattanooga Electric Bike Co. Han bemerket at noen elektriske sykkelbatterier inneholder "nok strøm til å drepe en person."
Det hjelper å si at batterirekondisjonering krever minst høyspentopplæring, elektrisk erfaring, personlig verneutstyr og "en grunnleggende forståelse av arkitekturen og hvordan batterier fungerer."De som ønsker å reparere EV-batterier trenger også utstyr for å løfte kjøretøyet fra bakken og fysisk fjerne batteriet, som kan veie tusenvis av pund.
"Veldig få mennesker kan eller bør til og med prøve noe slikt," sa Benoit.
Men selv de med riktig opplæring har ofte problemer med å reparere elbil- eller e-sykkelbatterier på grunn av deres design.Mange el-sykkelbatterier kommer i slitesterke plastbokser som er vanskelige, om ikke umulige, å åpne uten å skade de interne komponentene.Inne i et e-sykkelbatteri eller individuelle EV-batterimoduler er cellene ofte limt eller sveiset sammen, noe som gjør dem vanskelige eller umulige å erstatte individuelt.I tillegg, som en 2021-rapport fra European Environment Agency fremhever, inneholder noen EV-batterier programvare som kan føre til at batteriet slår seg av hvis det er tegn på tukling.
Produsenter hevder at batteriene deres er designet for å forbedre sikkerhet, holdbarhet og ytelse, men dette kan gå på bekostning av reparasjonsevnen, ettersom mange produsenter som dekker garantiperioden (vanligvis to år for store merker og e-sykkelmerker) tilbyr erstatninger gratis eller med rabatt.batterier.Elbiler varer i 8 til 10 år eller 100 000 miles).Reparasjonsforkjempere på den annen side hevder at modulære design med reversible festemidler som avtagbare klips eller klebebånd ikke nødvendigvis går på akkord med sikkerheten og at fordelene med reparasjonsdesign langt oppveier kostnadene.
Europeiske politikere begynner å lytte til talsmenn.I august vedtok EU en ny forordning som tar sikte på å gjøre batterier mer miljøvennlige.Den inneholder blant annet en bestemmelse som krever at batterier som brukes i e-sykler og andre «lette kjøretøy» som e-scootere skal betjenes av uavhengige fagfolk, ned til den enkeltes cellenivå.Den europeiske e-sykkelindustrien har motarbeidet regelen sterkt på grunn av bekymringer om sikkerhet, batterisertifisering og juridisk ansvar, og sliter nå med hvordan de skal overholde.
"Vi ser fortsatt på hvordan vi kan møte kravene i de nye EU-batteriforskriftene, samtidig som vi overholder gjeldende sikkerhetsforskrifter og våre høye kvalitetsstandarder," sa e-sykkelbatteriprodusenten Bosch til Grist.Bosch bemerket utfordringene produsentene står overfor."Den motsatte trenden sees i USA," hvor "strengere reguleringer og høyere standarder blir introdusert for e-sykkelbatterier og -systemer."
Faktisk kunngjorde Federal Consumer Product Safety Commission nylig at den gjennomgår regelverket for e-sykler og deres batterier.Det kommer etter at en nylig bølge av e-sykkelbatteribranner også førte til lokale politiske tiltak.New York City Council endret nylig brannkoden for å forby "montering eller reparasjon av litiumionbatterier" fra brukte batterier fra andre batterier, noe reparatører noen ganger gjør.
Byen har også nylig vedtatt lovgivning som krever at produsenter av elektriske kjøretøy skal sikre at produktenes batterier er sertifisert i henhold til UL 2271-designstandarden, som er ment å forbedre sikkerheten.Reproduserte batterier oppfyller disse kravene, sa Ibrahim Jilani, global direktør for forbrukerteknologi for UL Solutions, et multinasjonalt selskap som tester sikkerhetssertifiseringsstandarder for et bredt spekter av industri- og forbrukerprodukter og materialer.En standard.Men Gilani sa at reparasjonsselskaper må "beholde designet slik det var før reparasjonen", inkludert å bruke batterier og elektroniske komponenter av samme merke og modell.Batteriverksteder må også gjennomgå UL-inspeksjoner på stedet fire ganger i året, noe som vil koste dem mer enn 5000 dollar i året, sa Jilani.*
Sammenlignet med elektriske sykler, har lovgivere vært relativt avslappet når det gjelder å reparere elbil-batterier.Det er ingen spesifikke lover eller forskrifter i USA som tar opp dette problemet.EUs nye batteriregler tar heller ikke for seg reparasjoner av elektriske kjøretøybatterier, men anbefaler ganske enkelt at lovgivere oppdaterer individuelle kjøretøyforskrifter "for å sikre at disse batteriene kan fjernes, skiftes ut og demonteres."
Den tyske forsikringsforeningen GDV "støtter sterkt" ideen, sa en talsmann til Grist.I oktober publiserte gruppen resultatene av en studie som fant at elbiler koster en tredjedel mer å reparere enn sammenlignbare bensindrevne biler, et resultat som delvis kan forklares av de høye kostnadene ved å reparere eller bytte batterier.
"Mange bilprodusenter vil ikke tillate batterireparasjoner selv om batteriboksen er litt skadet," sa en GDV-talsperson til Grist.Bilprodusenter bestemmer seg noen ganger for å bytte ut batteriet hvis bilen har vært i en ulykke der kollisjonsputen utløste.Begge praksisene "kan føre til økte reparasjonskostnader" og til slutt høyere forsikringspremier, sa talspersonen.
Nye forskrifter om reparerbarhet av elbilbatterier kommer på et kritisk tidspunkt.Cox Automotive's Helps sa at det er to samtidige trender innen EV-batteridesign: "Batterier vil enten bli veldig enkle å vedlikeholde eller de vil ikke kunne vedlikeholde dem i det hele tatt."
Noen batterier, som Volkswagen ID.4-batteriene, har moduler i legostil som er enkle å ta ut og skifte ut.Andre batteripakker, som den nye Tesla 4680-batteripakken, inneholder ingen moduler i det hele tatt.I stedet limes alle cellene sammen og festes til selve batteripakken.Helps beskriver dette designet som "uopprettelig."Hvis en skadet batteripakke blir funnet, må hele batteriet skiftes.
"Det er fortsatt et fullstendig resirkulerbart batteri," sa Helps."Du kan bare ikke fikse det."
Denne artikkelen ble opprinnelig publisert av Grist, en ideell medieorganisasjon som dekker klima, rettferdighet og løsninger.
Scientific American er en del av Springer Nature, som eier eller har kommersielle forhold til tusenvis av vitenskapelige publikasjoner (hvorav mange kan finnes på www.springnature.com/us).Scientific American opprettholder en streng policy for redaksjonell uavhengighet når det gjelder å rapportere vitenskapelige fremskritt til våre lesere.
Innleggstid: 26. desember 2023