研究称“最弱电芯”会拖累整包寿命：电动车电池最高近三成潜在能量未被利用
9 月 10 日消息，据 IT之家援引外媒 Interesting Engineering 报道，中国科学院大连化学物理研究所陈忠伟教授与瑞典查尔姆斯理工大学邹长福教授带领团队，基于超过 3 年的车辆实际运行数据发现：电动汽车电池包的寿命和可用能量，并不只由电芯平均老化水平决定，少数老化更快的电芯可能让整个电池包提前退役。研究覆盖搭载三元锂电池的乘用车以及搭载磷酸铁锂电池的公交车，部分车辆累计行驶里程达到 30 万公里。相关成果已发表于《自然·能源》。
这项研究的关键在于，它把电池老化问题从实验室单体测试推进到真实车队运行场景。来源显示，研究团队建立了面向车队规模的分析框架，利用车辆运行中的电压、电流、温度和荷电状态等数据，结合电池模型辨识与神经网络方法，估算电芯在标准化条件下的容量和内阻变化，从而尽量排除季节、荷电状态、工况差异等因素干扰，让不同电芯的老化表现具备可比性。
“最弱电芯”为什么会决定整包表现
电动汽车电池包由大量电芯组成，实际工作时需要作为一个系统协同充放电。但来源显示，材料、制造工艺、配组方式、温度分布和使用条件差异，都会让电芯衰减速度出现不一致。即使同一电池包中多数电芯仍保持较好状态，少数电芯如果容量下降更快或内阻上升更明显，也可能先触及安全和性能边界。
在充电过程中，容量较小的电芯可能更早达到电压上限，导致整包无法继续充分充电；在放电或大功率运行时，内阻较大的电芯可能更早触及安全限制，进而压低整包输出能力。换言之，电池包不是简单由“平均电芯”决定，而常常受到老化最快电芯的约束。
研究发现，在乘用车行驶里程较低阶段，电芯之间的健康状态差异并不明显。但当行驶里程超过 17 万公里后，部分电芯开始出现更快老化，电芯之间的差距明显扩大。不过，加速衰减的程度因车辆而异，这也说明真实使用场景下的电池老化具有较强个体差异。
可用健康度、寿命和输出能力都受到拖累
按照统一退役标准计算，电芯不一致性会直接压缩整包可用健康度。来源数据显示，乘用车电池包可用健康度降低 6.2%，公交车降低 7.5%。如果与包内电芯平均寿命相比，乘用车电池包寿命缩短 17.7%，公交车缩短 22.8%。
除了寿命缩短，电芯内阻不一致还会影响动力性能。研究显示，乘用车和公交车电池包输出能力分别下降 12.9% 和 15.1%。这意味着电池系统的短板不仅体现在“能用多久”，也体现在高功率输出、加速、爬坡以及公交车高频运营等场景中的能力边界。
值得注意的是，研究也比较了荷电状态不均衡的影响。在研究涉及的均衡策略下，荷电状态不均衡造成的可用充电容量损失通常不到 2%。相比之下，电芯容量和内阻层面的老化差异，对整包寿命与能量利用率的影响更为显著。
- 乘用车：电芯不一致性使电池包可用健康度降低 6.2%，寿命较电芯平均寿命缩短 17.7%，输出能力下降 12.9%。
- 公交车：电池包可用健康度降低 7.5%，寿命缩短 22.8%，输出能力下降 15.1%。
- 能量利用率：整个生命周期内，乘用车电池包能量利用率为 80.7%，公交车为 72.9%。
- 潜在浪费：当最弱电芯导致整包退役时，两类电池包分别仍有约 19.3% 和 27.1% 的潜在能量未被利用。
影响解读：电池管理将从“看整包”转向“看电芯”
对于电动车产业而言，这项研究的价值不只在于证明“短板效应”存在，而是用真实车辆长期数据量化了它对寿命、功率和能量利用率的影响。过去用户更容易关注整车续航、快充速度和电池容量，但从长期使用成本看，电池包中少数异常老化电芯可能提前决定整包退役时间，进而影响车辆残值、运营成本和梯次利用效率。
这也给电池管理系统、车队运维和电池设计提出了更高要求。未来 BMS 不能只关注整包电压、电流和温度等总体指标，还需要更精细地识别电芯间差异，提前发现加速衰减的单元。对公交、网约车、物流车等高强度运营场景来说，这类预测能力可能直接关系到换电池周期和车辆停运成本。
研究团队指出，提高制造一致性，改善电芯配组、均衡控制和热管理，并采用可重构电池系统，有望减轻“最弱电芯”效应。站在技术演进角度看，这意味着电池产业竞争将不只是材料体系和能量密度之争，也会延伸到数据驱动的寿命管理、电芯级诊断、智能热管理和系统级重构能力。
对中文科技读者而言，这项研究还提示了一个更现实的问题：电动车电池的“可用价值”并不等于装车时的标称容量。如何通过算法、传感、制造一致性和结构设计，把已经装车的电芯尽可能用足，将成为提升电动车全生命周期效率的重要方向。