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研究揭露电动车电池“隐藏弱点”,少数老化电芯恐导致近三成电能浪费

2026-10-26 寰宇科学

一项最新研究指出,电动车电池的寿命与可用能量,可能比外界原先理解得更受“少数弱电芯”影响。研究团队分析真实车辆长期运行资料后发现,在串联式电池包中,个别电芯若提早老化,往往会成为限制整体性能的关键,导致整包电池即使仍有不少电芯保有容量 ,却已被迫提早退役。

这项刊登于《NatureEnergy》的研究,追踪实际上路的电动车超过三年的电池表现,涵盖采用镍锰钴(NMC)电池的乘用车,以及搭载磷酸铁锂(LFP)电池的电动公车,部分车辆累积里程最高达30万公里。研究人员利用车辆日常记录的电压、电流、温度与荷电状态资料,结合电池模型与神经网络,推估单一电芯的容量与内阻变化。

里程突破17万公里后,电芯老化差距急遽扩大

结果显示,在乘用车中,电芯健康差异在较低里程时通常不明显。然而,当 车辆行驶超过约17万公里后,部分电芯便开始加速劣化,强弱电芯之间的差距随之扩大;且不同车辆出现这种变化的时间与严重程度也 不尽相同。

研究以常见的退役门槛计算后发现,不均匀老化使乘用车电池包的可用健康状态下降6.2%,巴士则下降7.5%;相较于各自电芯的平均潜在寿命,电池包整体寿命更分别缩短了17.7%与22.8%。

牵制整体效能,近三成潜在电能遭闲置浪费

研究也进一步指出,内阻差异会压低可输出功率,导致乘用车与巴士的功率表 现分别减少12.9%与15.1%。相较之下,在研究所采用的充电与平衡策略下,荷电状态差异对可用容量的影响通常不到2%。以整体潜在能 源资源来看,乘用车电池包在其计算寿命内仅利用了80.7%的电能,巴士则为72.9%。这意味著,当最弱的电芯率先达到极限时,仍有约19.3%与27.1%的潜在能源未被妥善使用。

研究团队表示,这代表评估电池寿命不能只看“平均值”,还必须把电芯之间的个体差异纳入考量。为减少弱电芯对整包电池的拖累,研究提出多项未来的改善方向,包括提升电芯制造的一致性、优化电芯分组作业,以及强化平衡控制与热管理技术;此外,若能开发 可重新配置电池连接方式的系统,也有助于降低弱电芯带来的限制,进一步提升电池利用率与整体的寿命管理效率。

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