电池老化真相大揭秘!23个月实测数据曝光,容量衰减规律全解析

对于许多开上了电动汽车的朋友来说,心里可能都有一个共同的疑问:这车刚买回来的时候,续航里程实实在在,感觉特别耐用。

可随着时间推移,特别是用了一两年后,总觉得电池好像没那么给力了,续航似乎在不知不觉中打了折扣。

有时候车明明没怎么开,就在车位上停了挺长一段时间,再开时也感觉续航不如从前。

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这究竟是怎么一回事?

是我们开车习惯不好,还是电池本身就存在一个自然的衰老过程?

最近,一项历时将近两年的严谨科学实测,为我们揭开了这个谜底。

这项研究并非在实验室里凭空模拟,而是选择了一台真实的电动汽车,为其搭载了一套精密的数据监测系统,在接近真实使用但又严格受控的环境下,进行了长达23个月的跟踪测试。

研究团队将车辆开到专业的测试赛道上,由固定的专业驾驶员按照预设的路线和速度行驶,以确保每一次行驶测试的条件都高度一致,排除驾驶风格差异带来的干扰。

这台车所使用的电池,是目前市场上非常主流的磷酸铁锂电池,与许多热门国产车型所用的技术路线相同,因此其研究结果具有很强的现实参考意义。

在长达690天左右的实验周期里,从车辆的行驶速度、里程,到电池组内每一个单元的细微温度变化、电压、电流,再到车辆所处的环境温度,总计25项关键数据,都被以极高的频率不间断地记录下来,最终形成了一个容量高达27GB的庞大数据库。

这海量的数据,就如同电池的一部“生命日记”,详细记载了它从“年轻力壮”到逐渐“衰老”的全过程。

当研究人员开始分析这堆数据时,一个出人意料的现象浮出水面。

在整个实验周期里,这台车真正处于行驶状态,也就是电池在进行充放电工作的时间,仅仅占了总时长的20%。

而剩下高达80%的时间里,这台车都处于完全静止的停放状态。

这个数据揭示了一个长期被许多车主忽视的关键问题:对于大多数私家车而言,车辆的绝大部分生命周期其实是在“休息”中度过的。

这也引出了一个核心概念——“日历老化”。

我们通常认为,电池的损耗主要来自于使用,比如反复充电和放电,这被称为“循环老化”,就像一双鞋子穿得越多磨损越快。

但这项研究有力地证明,对电池性能产生重大影响的,还有另一个“隐形杀手”,那就是“日历老化”。

也就是说,即便你完全不去使用电池,随着时间的流逝,在特定环境因素的影响下,它的性能依然会自然衰退。

这就像一个新鲜的苹果,就算你把它好好地放在桌上不动,它也会随着时间慢慢失去水分、变得干瘪。

为了深入探究这个现象,研究团队特意在实验中期,安排了一个长达151天,也就是整整五个月的纯静置存储阶段。

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在这段时间里,车辆被放置在25摄氏度的恒温环境中,不做任何使用。

结果显示,仅仅是这样静置了五个月,电池的总容量就实实在在地衰减了1.32%。

这个数字看似不大,但如果换算成一辆续航500公里的车,就意味着有超过6公里的续航里程在“无形中”消失了。

这个发现对于普通车主来说意义重大,它提醒我们,车辆长时间的停放方式,可能比我们想象中更能影响电池的寿命。

那么,究竟是哪些因素在主导这个“日历老化”的过程呢?

通过对数据的深入剖析,科学家们锁定了三个关键的驱动因素。

首先是时间,这是最基础也是最无法避免的因素,电池内部的化学物质无时无刻不在发生着微观的、不可逆的反应,时间越长,这些损耗的累积效应就越明显。

其次是环境温度,这是一个至关重要的变量。

研究发现,在25到27摄氏度这个人体感觉非常舒适的温度区间,电池的化学老化反应实际上会被加速,导致容量衰减得更明显。

这背后的原理是,温度越高,化学反应速率越快。

这个结论给我们的启示是,在炎热的夏季,如果将车辆长时间停放在阳光暴晒的露天停车场,地表温度可能远高于气温,这无异于将电池置于一个“慢炖”的环境中,会显著加速其老化。

因此,有条件的情况下,选择阴凉的地下车库长时间停放,是对电池的一种有效保护。

第三个关键因素是电池的荷电状态,通俗地讲,就是电池在存放时剩余的电量。

很多人习惯在停车前将电池充满,认为这样下次用车时方便。

但研究表明,让电池长时间处于接近满电(例如90%以上)或接近亏电(例如10%以下)的极端状态,都会对其内部的化学平衡造成压力,从而加速老化进程。

这就像一根弹簧,如果一直将它拉到最长或者压到最短,它的弹性会比保持在自然状态时衰减得更快。

在这次实验中,长达五个月的存储期,电池的初始电量被设定在39.21%的较低水平,这可能也对电极与电解液界面的稳定性造成了一定的负面影响。

因此,如果预见到车辆将有数周甚至更长时间不行驶,最理想的做法是将电量维持在一个中间水平,比如40%到60%之间,这对延长电池寿命大有裨益。

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说完了静置时的损耗,我们再来看一看行驶过程中的影响。

很多人关心,开车的习惯,比如是否经常急加速、急刹车,对电池的伤害到底有多大。

研究结果同样给出了一些颠覆传统认知的答案。

数据显示,驾驶风格的激烈与否,对于电池总容量的衰减,也就是我们最关心的续航里程缩水问题,影响并不像想象中那么大。

只要是在正常的驾驶范畴内,温柔驾驶和相对激进的驾驶,在长期来看对电池总容量的损耗差异可以忽略不计。

但是,这并不意味着驾驶习惯不重要。

激烈驾驶虽然不怎么影响电池的“血量上限”(总容量),但它会实实在在地损伤电池的“内功”,也就是增加电池的内阻。

可以把内阻想象成电池内部电流通过时的阻力。

一块新电池,内阻很低,电流可以顺畅地流过,动力输出强劲。

而每一次深踩电门带来的瞬间大电流冲击,都会在电池内部引发一系列复杂的化学副反应,导致一种被称为“固体电解质界面膜”(SEI膜)的物质不断增厚,从而让内阻持续升高。

内阻升高后,最直观的感受就是车辆在急加速时会感觉有些“力不从心”,最大输出功率会下降,同时电池在工作时产生的热量也会更多,这又会反过来进一步加速老化。

所以说,平顺的驾驶习惯,虽然不能阻止电池容量的自然衰减,但可以很好地延缓其内阻的增长,保持电池的动力性能和健康状态。

这项研究最具有突破性的成果,在于它不仅仅是发现了问题,更提供了解决方案。

基于这27GB的真实数据,研究人员运用先进的统计学方法,成功地构建出了高精度的电池老化预测模型。

他们发现,要预测电池的容量衰减,只需要关注实验天数、存储期间的环境温度和车辆累计的行驶里程这几个简单的参数。

而要预测内阻的变化,则主要与峰值电流、充放电循环次数以及驾驶激烈程度等使用数据相关。

最关键的是,所有这些必需的数据,都能够通过车辆自带的电池管理系统(BMS)直接采集,完全不需要额外安装任何昂贵的传感器,这使得该技术具备了极低的工业应用成本和极高的可行性。

模型的预测效果非常出色,对容量的预测误差可以控制在1%以内,对内阻的非线性增长趋势也能精准捕捉。

这项成果得到了包括宁德时代在内的行业领军企业在后续实测中的验证,充分证明了其科学性和实用价值。

这意味着,未来的电动汽车将能够更“聪明”地管理自己的电池,它可以根据你的用车习惯和所处环境,精准地评估电池的健康状况,并为你提供最优化的用车和充电建议,这无疑为提升电动汽车的耐用性和用户体验提供了坚实的技术支撑。

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