Effects on lifetime of lithium ion batteries using different charging strategies: case study Stockholm Arlanda Airport

Electric vehicles are necessary in the shift away from combustion engine vehicles inorder to reduce the transport sectors greenhouse gas emissions. Unlike vehicles withcombustion engines, electric vehicles need to be charged, a process that takes variableduration of time depending on the power of the charger, the battery size and thecharging pattern. This report focuses on lithium ion batteries in an electric vehicle.Lithium-ion batteries are the most common batteries in electric vehicles due to theirhigh specific energy and energy density. The first chapter explains the composition ofa lithium ion battery from a single battery cell up to an entire battery system, and aliterature review was made in order to further understand failure causes of lithum ionbatteries. The second chapter analyses how the lifetime of a battery is affected by threedifferent charging strategies and the ambient temperature. The analysis was done ona case study of ground support vehicles on Stockholm Arlanda Airport, Sweden. Theconclusions drawn from the analysis are that the battery should be charged with stateof charge limits close to 50 %, a low charging power and a temperature close to 20°C in order to maximize lifetime. Since charging with low power takes a significantlylonger time compared to higher power charging options, future work should focus onweighing the efficiency of the ground support vehicles with the need for a long batterylifetime.Elektriska fordon är nödvändiga vid övergången bort från förbränningsmotorer föratt minska utsläppen av växthusgaser inom transportsektorn. Till skillnad från fordonmed förbränningsmotorer måste elfordon laddas, en process som tar olika långtid beroende på effekten av laddaren, batteristorleken och laddningsmönstret. Dennarapport fokuserar på litium-jonbatterier i ett elfordon. På grund av deras höga energitäthetär litium-jonbatterier de vanligaste batterierna i elfordon. Det första kapitletförklarar sammansättningen av ett litium-jonbatteri från en enda battericell upptill ett helt batterisystem, och en litteraturstudie gjordes för att ytterligare förståfelorsaker till litiumjonbatterier. Det andra kapitlet analyserar hur batteriets livslängdpåverkas av tre olika laddningsstrategier och omgivningstemperaturen. Analysengjordes i en fallstudie av markfordon på Stockholm Arlanda Airport, Sverige.Slutsatserna från analysen är att batteriet bör laddas med laddningstillståndsgränsernära 50 %, låg laddningseffekt och en temperatur nära 20 °C för att maximera livslängden.Eftersom laddningen med låg effekt tar betydligt längre tid jämfört med högreladdningsalternativ, bör det framtida arbetet fokusera på att väga effektiviteten hosmarkfordonen med behovet av lång batterilivslängd