电池寿命的延长可能促进电动汽车的普及

发布时间：2025年1月31日

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研究人员利用仪器来分析回收制动（再生制动）及行驶间歇期等因素对电动汽车电池寿命的影响。

真实世界的驾驶节奏下电池寿命远超实验预期

根据斯坦福大学的一项最新研究，现实世界中的驾驶模式使电动汽车（EV）电池的寿命远超实验室测试的预测。这项研究报告于去年12月发表在《自然能源》（Nature Energy）期刊上，研究发现电动汽车电池的寿命比先前实验室测试的估算长38%。这意味着，与过去学术界的预测相比，电动汽车的行驶里程可能增加多达31.4万公里。

斯坦福大学能源科学与工程副教授西蒙娜·奥诺里（Simona Onori）表示，这一研究结果可能会消除潜在买家对于电池寿命的担忧，使电动汽车在经济性方面比燃油车更具吸引力。此外，电池寿命的延长还能减少电动汽车生产对自然资源的消耗，进一步推动二手电动汽车市场的发展。

此前的研究可能低估了电池的寿命，因为实验室测试的方式无法准确模拟现实中的驾驶情况。传统的实验方法通常采用恒定电流循环（constant-current cycling），即持续以恒定速率充放电，然后再循环进行充放电。然而，这种测试方式并不能反映电动汽车电池在实际驾驶过程中经历的加速、制动和停车等复杂工况。

奥诺里及其研究团队在论文中写道：

“充放电模式越接近日常驾驶情况，电池寿命的提升就越明显。这些结果证实，恒定电流循环并不能真实地反映电池在现实世界中的使用情况。”

目前，大多数车企为电动汽车电池提供16万公里的质保，虽然电池可能在质保期后仍可使用，但其健康状态会有所下降。因此，研究人员正在探索各种方法来延长电池寿命和续航里程，包括化学涂层、电池无线监测系统等新技术。

现实测试揭示电池寿命更长

由于电动汽车电池的使用寿命可达10年以上，研究人员在测试时通常需要采用加速老化的方法。以往的实验室测试方法主要是恒定电流循环，这种方法在某些应用场景（如公共交通、工业车辆等持续运行时间较长的车辆）中较为适用。然而，对于个人用车，这种测试方式并不理想，斯坦福大学的研究人员认为，实验室需要更贴近真实驾驶模式的测试方法。

“我们需要在实验室中引入更真实的电池寿命评估方法，”奥诺里说道。她和论文的另一位作者、斯坦福大学材料科学家威廉·崔（William Chueh）此前曾探讨改变测试方法的问题，最终他们决定尝试新的测试方案。

研究人员冲压电极，将其与锂金属对电极密封在软包中，并进行充放电循环，以收集低速率电压数据。

研究人员在实验中开发了三种新测试方法，并与传统的恒定电流循环法进行比较：

第一种方法：在实验室测试电池时加入休息时间和短时间的充放电脉冲，其中充电脉冲模拟电动汽车的回收制动，即汽车制动时回收部分能量并存入电池。

第二种方法：利用真实世界驾驶数据创建合成数据集。

第三种方法：使用自动驾驶电动汽车在城市和高速公路等不同环境中的驾驶数据。

研究人员通过定期测量电池内部的电阻变化，来评估电池老化情况。

新测试方法挑战传统模型

为了分析数据，研究人员绘制了电池在不同测试条件下的老化曲线，并测试了三种不同的放电速率（C-rate）。结果显示，所有新测试方法的电池老化程度都低于传统恒定电流循环法，意味着电池寿命更长。

此外，研究数据还揭示了最优放电速率。当电池在4-5小时内完成一次放电（即C/4到C/5的放电速率），其寿命最长。也就是说，电池如果以较低速率（C/4 到 C/5）缓慢放电，而不是高倍率快速放电，会对寿命更有好处。不同电动汽车的电池化学成分、材料以及车辆重量、发动机功率等因素都会影响最佳放电速率。未来的研究可能为电动汽车制造商提供优化电池放电速率的方向。

宾夕法尼亚州立大学机械工程教授克里斯·拉恩（Chris Rahn）（未参与此研究）认为，该研究成果“令人兴奋且非常出乎意料”。按照传统认知，充电过程中的短时脉冲（即更高的C-rate）应该会加速电池老化，但本研究的实验数据并未反映出这一现象。动能回收就是一种短时脉冲，所以我们在日常驾驶时频繁踩刹车并不会对电池寿命产生什么影响。

“真正值得关注的是，我们其实并不了解这些电池的老化机制，”拉恩补充道。这一研究不仅打破了传统电池寿命测试的局限，还为未来的电池优化和电动汽车行业的发展提供了新思路。如果电池寿命确实比以往预测的更长，这无疑会增强消费者对电动汽车的信心，加快电动汽车的普及步伐。