消费者在现实中使用电动汽车（EV）的停走驾驶习惯实际上比实验室中通常测试的恒定使用条件更能延长电池寿命，根据一项新的研究。
斯坦福大学普雷库特能源研究所与斯坦福SLAC国家加速器实验室合作的斯坦福SLAC电池中心最近的一项研究表明，经历日常驾驶情况的电动汽车电池——例如繁忙的交通、长途高速旅行、快速城市出行和频繁停车——可能比之前的预测多出大约三分之一的使用寿命。这一发现表明，电动汽车车主可能不需要在数年内更换昂贵的电池组或购买新车。
通常，电池研究人员在控制环境中评估新电池的生命周期，使用快速重复的稳定放电和充电循环来快速确定电池的寿命和其他特性。
该研究于12月9日发表在Nature Energy上，认为这种测试方法未能现实地预测电动汽车电池的寿命，特别是对于那些日常通勤使用电动汽车的人。尽管过去15年电池价格下降了约90%，但它仍占新电动汽车成本的近三分之一。因此，当前和未来的电动汽车用户可能会发现这个消息令人鼓舞。
“我们一直没有以正确的方式测试电动汽车电池，”资深作者、斯坦福大学杜尔可持续发展学院能源科学与工程副教授Simona Onori表示。“令我们惊讶的是，实际驾驶——包括频繁加速、部分充电的刹车、快速 errands和长时间的静止——实际上帮助电池比我们的行业标准实验室测试所指示的更长久。”
一个令人愉快的惊喜
研究人员创建了四种不同的电动汽车放电档案，从恒定放电到根据实际驾驶行为变化的更动态的放电档案。在两年的时间里，他们根据这些档案评估了92个商业锂离子电池。结果表明，随着驾驶档案变得更能反映现实使用，电池的预期寿命显著改善。
多种因素促成了这种意外的电池寿命，研究中利用机器学习算法分析数据，以了解动态放电档案如何影响电池磨损。
例如，研究发现，短促的快速加速与电池降解速度放缓相关，这挑战了包括该研究作者在内的电池研究人员的传统观点，即这种加速对电池是有害的。
根据首席作者之一、材料科学和计算机科学博士生Alexis Geslin的说法，“用力踩油门并不会导致电池老化加快。事实上，它似乎减少了磨损。”
两种老化方式
研究团队还检查了电池如何在多次充放电循环中衰老，与单纯时间流逝造成的老化进行比较。长时间放在抽屉里的电池通常不会像最初购买时那样有效工作，即使它们能够工作。
“我们电池工程师一般认为，循环衰老远比时间衰老更为显著。这对商业电动汽车如公交车和送货面包车而言基本上是正确的，因为它们大多处于持续使用或充电状态，”Geslin说。“然而，对于大多数将电动汽车用于日常活动——如通勤和购物的消费者来说，因时间引起的老化成为影响电池寿命的主要因素。”
该研究强调了一个理想的放电速率的甜蜜点，这一点至少针对测试的商业电池，平衡了由于时间引起的老化和循环引起的老化。幸运的是，这一理想范围与典型消费者的驾驶模式相符，允许汽车制造商潜在地更新电动汽车电池管理软件，以在现实驾驶条件下延长电池寿命。
展望未来
“未来，评估新电池化学和设计使用现实使用档案将是必不可少的，”能源科学与工程的博士后研究员Le Xu表示。“研究人员现在有机会重新研究假设的老化过程，从化学、材料和电池层面深入了解。这种理解可以引导先进控制算法的创建，以优化现有商业电池模型的性能。”
该研究的影响不仅局限于电池。科学家和工程师可以在各种能源存储系统以及物理科学中其他材料和设备中实施这些原则，老化是一个重要因素，包括塑料、玻璃、太阳能电池板和某些医学植入物所使用的生物材料。
“这项研究强调了整合不同专业领域的重要性——从材料科学、控制系统和建模到机器学习——以推动创新向前发展，”Onori说。
