来自SLAC-斯坦福大学电池中心的一项新研究表明，电动汽车（EV）电池在实际条件下的使用寿命可能比之前预计的要长很多。通过模拟实际驾驶场景的动态放电曲线对电池进行测试，研究人员发现这些条件可以延长电池寿命，从而推翻了一些关于电动汽车电池退化的长期假设。
在典型驾驶条件下使用的电动汽车（EV）电池，如在繁忙的交通中穿行、在高速公路上长途旅行、在城市中短途行驶以及长时间停放，其使用寿命可能比以前估计的长30%。 这一发现来自斯坦福大学 Precourt 能源研究所和 SLAC 国家加速器实验室合作成立的 SLAC-Stanford 电池中心的研究人员进行的一项新研究。 研究结果表明，电动汽车车主可能并不像他们想象的那样需要尽快更换昂贵的电池组或购买新车。
传统上，电池科学家和工程师在实验室测试新电池设计时，都是以恒定的速率反复循环充放电。 这种方法允许研究人员快速评估电池寿命和其他性能特征。 然而，这些测试可能无法准确反映真实世界的驾驶条件，导致对电池寿命的估计过于保守。
根据12月9日发表在《自然能源》上的研究，这并不是预测电动汽车电池寿命的好方法，特别是对于那些拥有电动汽车用于日常通勤的人来说。 虽然电池价格在过去15年中已大幅下降了约90%，但电池仍占新电动汽车价格的近三分之一。 因此，现在和未来的电动汽车乘客可能会很高兴地听到这一消息。
斯坦福大学多尔可持续发展学院能源科学与工程系副教授、资深作者西蒙娜-奥诺里（Simona Onori）说："我们没有用正确的方法测试电动汽车电池。令我们惊讶的是，在实际驾驶过程中，频繁加速、刹车给电池充电、停车去商店购物、让电池休息几个小时，这些都有助于延长电池的使用寿命，而不是我们根据行业标准实验室测试所认为的那样。"
左起：Simona Onori、Devi Ganapathi、Alexis Geslin、Le Xu 和 William Chueh 在 SLAC-Stanford 电池中心。 图片来源：Jim Gensheimer / SLAC 国家加速器实验室
研究人员设计了四种电动汽车放电曲线，从标准的持续放电到基于真实驾驶数据的动态放电。 研究小组对 92 块商用锂离子电池进行了为期两年多的放电曲线测试。 最终，放电曲线越真实地反映实际驾驶行为，电动汽车的预期寿命就越长。
研究发现，有几个因素促成了意想不到的超长寿命。 根据研究小组收集的所有数据训练的机器学习算法有助于找出动态放电曲线对电池衰减的影响。
例如，研究表明，急剧、短暂的电动汽车加速与较慢的衰减之间存在相关性。 这与包括本研究团队在内的电池研究人员长期以来的假设相反，即加速峰值对电动汽车电池不利。
用力踩踏板并不会加速老化。 这项研究的三位主要作者之一、斯坦福大学工程学院材料科学与工程和计算机科学专业的博士生亚历克西斯-格斯林（Alexis Geslin）解释说。
研究小组还研究了多次充放电循环导致的电池老化与随着时间推移而产生的电池老化之间的差异。 家里的电池如果在抽屉里闲置多年，即使能用，也不会像买来时那样好用。
"我们的电池工程师认为，循环老化比时间引起的老化重要得多。 这主要适用于商用电动汽车，如公交车和送货车，它们几乎总是在使用或充电，"Geslin 说。"对于使用电动汽车上班、接送孩子、去杂货店，但大多数情况下不使用电动汽车，甚至将汽车和电池完全闲置的消费者来说，时间成为比循环更主要的老化原因。"
这项研究确定了一个平衡时间老化和循环老化的平均放电率甜点，至少对于他们测试的商用电池来说是这样。 幸运的是，这个窗口正处于消费者实际驾驶电动汽车的范围内。 汽车制造商可以更新其电动汽车电池管理软件，以利用新的研究成果，在实际条件下最大限度地延长电池寿命。
能源科学与工程博士后学者 Le Xu 说："展望未来，评估具有现实需求曲线的新型电池化学和设计将非常重要。研究人员现在可以在化学、材料和电池层面重新审视假定的老化机制，以加深理解。 这将促进先进控制算法的开发，从而优化现有商业电池架构的使用"。"
这项研究表明，其影响不仅限于电池。 科学家和工程师可以将这些原理应用于其他储能应用，以及老化至关重要的物理科学领域的其他材料和设备，如塑料、玻璃、太阳能电池和植入物中使用的一些生物材料。
Onori说："这项工作凸显了整合多个专业领域（从材料科学、控制、建模到机器学习）以推动创新的力量。"
编译自/ScitechDaily