Op grote schaal analyse door de Duitse automobielclub ADAC heeft nieuw praktijkgericht inzicht verschaft in de veroudering van accu's van plug-in hybride voertuigen (PHEV's) en bevestigt daarmee een patroon dat al in internationale studies was waargenomen: kleinere accu's, zoals die in plug-in hybrides, hebben de neiging sneller te verslechteren dan de grotere accu's die in volledig elektrische voertuigen (BEV's) worden gebruikt.

De ADAC-studie, uitgevoerd in samenwerking met batterijdiagnostiekpartner Aviloo, analyseerde gegevens van meer dan 28.000 plug-in hybrides van verschillende merken en modellen. Gemiddeld was de batterijdegradatie matig en binnen de verwachte grenzen voor een typische levensduur van een voertuig.

Gebruik en model maken het verschil

Met andere woorden, de veroudering van de accu gaat gelijk op met de slijtage van het voertuig, maar het gebruik en het model maken een verschil. De typische waarden voor de gezondheidstoestand (SoH) lagen rond 92% na 50.000 kilometer, 88% na 100.000 kilometer en ongeveer 80% na 200.000 kilometer.

Uit de analyse bleek ook dat er aanzienlijke verschillen tussen modellen kunnen bestaan: Mercedes-Benz-voertuigen behielden relatief stabiele SoH-niveaus, zelfs boven de 200.000 kilometer, terwijl sommige Mitsubishi-modellen eerder een daling vertoonden. Belangrijker nog was dat de gegevens een sterk verband tussen gebruiksgedrag en batterijveroudering bevestigden.

Auto's die vaker in elektrische modus werden gereden, vertoonden een snellere degradatie, terwijl auto's die meer op hun verbrandingsmotoren vertrouwden, hun accu's beter in stand hielden. De fysica van de werking van accu's verklaart deze bevinding eenvoudig.

Kleinere batterijen raken vaker leeg

PHEV's zijn uitgerust met relatief kleine accu's, doorgaans 8-20 kilowattuur, terwijl BEV's veel grotere accu's hebben, variërend van 50 tot 100 kilowattuur of meer. Het verschil in capaciteit betekent dat een PHEV-accu veel vaker en dieper wordt opgeladen en ontladen.

Een bestuurder die dagelijks 40 of 50 kilometer elektrisch rijdt, zal de accu bijna volledig ontladen en weer opladen. Een BEV die dezelfde dagelijkse afstand aflegt, gebruikt daarentegen slechts 10 tot 30 procent van zijn capaciteit voordat hij opnieuw moet worden opgeladen. Gedurende de levensduur van het voertuig ondergaat de PHEV dus veel meer volledige equivalente cycli, en elke kilowattuur van zijn capaciteit wordt ‘harder gewerkt’.’

Deze fietsintensiteit leidt tot snellere chemische slijtage in de cellen van de batterij. De kleinere pakketten werken ook bij hogere C-waarden — de hoeveelheid stroom die per capaciteitseenheid wordt verbruikt of opgeladen — wat de warmteontwikkeling en interne weerstand verhoogt.

Warmte en hoge stroomdichtheid zijn beide bekende versnellers van lithium-iondegradatie. Bovendien maken PHEV's vaak gebruik van eenvoudigere thermische beheersystemen dan BEV's, met name in eerdere generaties, wat betekent dat ze meer blootstaan aan temperatuurgerelateerde veroudering. Samen zorgen deze factoren voor een hoger gemiddeld stressniveau per cel in een PHEV-batterij, wat leidt tot een snellere afname van de capaciteit in de loop van de tijd.

Ondersteund door internationaal onderzoek

Deze conclusies worden ondersteund door internationaal onderzoek. Het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek (JRC) van de Europese Commissie meldde dat PHEV-batterijen doorgaans sneller aan bruikbare capaciteit inboeten dan BEV-batterijen, voornamelijk vanwege hun kleinere formaat en hogere cyclische frequentie.

Een langetermijnvergelijking door het Amerikaanse Idaho National Laboratory wees uit dat een Toyota Prius plug-in hybride sneller zijn degradatiedrempel bereikte dan een Nissan Leaf, ondanks het feit dat de Leaf in totaal meer energie had verwerkt.

Laboratoriumonderzoeken van grote celproducenten zoals CATL en LG Energy Solution bevestigen dezelfde relatie: de levensduur neemt exponentieel af naarmate de ontladingsdiepte en C-rate toenemen, die beide inherent hoger zijn in kleinere accu's.

Voor exploitanten zijn de praktische implicaties duidelijk. PHEV-accu's blijven betrouwbaar gedurende hun normale levensduur, maar hun gezondheid is meer afhankelijk van het gedrag van de gebruiker dan BEV-accu's.

Veelvuldig opladen tot 100 procent, parkeren met een hoge laadtoestand of blootstelling van de accu aan hoge temperaturen kan slijtage versnellen. Omgekeerd kan het binnen redelijke grenzen houden van de laadtoestand en het vermijden van onnodige volledige cycli de levensduur aanzienlijk verlengen. Vanuit kostenoogpunt zijn kleinere PHEV-accu's goedkoper te vervangen en zullen de meeste bij dagelijks gebruik acht tot tien jaar naar behoren blijven functioneren.

Conclusie: waar moeten kopers van tweedehandsauto's nu op letten? Op basis van de beoordelingen en ervaringen van ADAC zou de SoH (cyclische gezondheid in %) voor een tweedehands PHEV volgens de experts als volgt moeten zijn.

• bij 50.000 km: minimaal 92%

• bij 100.000 km: minimaal 88%

• bij 150.000 km: minimaal 84%

• bij 200.000 km: minimaal 80%

ADAC voegt hieraan toe: “Als de waarde van de accucontrole aanzienlijk lager is, kan dit een aanwijzing zijn voor een te snel verouderde accu of individuele verzwakte accucellen. Een accucontrole om de huidige SoH-waarde te bepalen biedt transparantie en veiligheid – en is een aanbeveling voor potentiële kopers die een gebruikte plug-in hybride overwegen.”

De kloof verkleinen

Voor fabrikanten is de boodschap duidelijk: vooruitgang op het gebied van celchemie, koeling en softwaregebaseerd laadbeheer is essentieel om de kloof met EV's te verkleinen. Voor wagenparkbeheerders en professionele gebruikers zullen een consistente laaddiscipline en regelmatige controle van de batterijconditie helpen om de levensduur en restwaarde te maximaliseren.

Vanuit het oogpunt van techniek en wagenparkbeheer vormen EV's met een groter bereik (EREV's) een batterijvriendelijker compromis tussen PHEV's en BEV's. Hun grotere accu's en gecontroleerde werking leiden tot een aanzienlijk langzamere veroudering, die vaak vergelijkbaar is met die van pure EV's.

Waar PHEV's te kampen hebben met hun kleine accucapaciteit en frequente diepe cycli, ondervangen EREV's deze problemen door een grotere capaciteit, minder belasting per cel en actief laadbeheer.

Ze zijn daarom een technisch robuuste oplossing voor bestuurders die voornamelijk elektrisch willen rijden zonder volledig afhankelijk te zijn van openbare laadinfrastructuur. Bovendien voorkomen ze het grootste deel van de versnelde degradatie die kleinere plug-in hybride accu's treft.

Meer brandgevaar bij veroudering?

Hoewel het risico op brand door PHEV-accu's kan licht stijgen naarmate de packs ouder worden, maar blijven statistisch gezien zeer laag en ver onder die van conventionele brandstofsystemen wanneer voertuigen adequaat worden onderhouden.

Het belangrijkste verschil tussen PHEV's en BEV's is niet de intrinsieke stabiliteit van de cellen, maar de complexe bedrijfsomgeving: de nabijheid van een motor, trillingen en frequentere cycli.

PHEV's hebben echter hetzelfde explosiegevaar als voertuigen met een verbrandingsmotor, omdat hun benzinesystemen een brand kunnen voeden of versterken zodra deze is ontstaan — ongeacht of de ontbranding in de motor of de accu is ontstaan.

Een batterij-elektrisch voertuig kan niet ‘ontploffen’ zoals een plug-in hybride, omdat het geen brandstofdampbron heeft en geen brandbare vloeistof die in grote hoeveelheden kan ontbranden. Zelfs bij catastrofale storingen ontluchten en verbranden EV-batterijen in plaats van te ontploffen.