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26日，记者从中国科学院大连化学物理研究所获悉，该所能源催化转化全国重点实验室动力电池与系统研究部陈忠伟研究员团队联合瑞典查尔姆斯理工大学邹长福教授团队、北京理工大学和极氪科技欧洲公司相关研究团队，在电动汽车动力电池真实运行退化与资源利用研究方面取得新进展。
研究团队基于长期实车运行数据，建立了面向车队尺度的电池单体老化诊断与整包性能评估框架，系统定量揭示了单体不一致性对电池包健康状态、可用电量、寿命、功率能力和全寿命能量资源利用率的影响。相关研究成果近日发表于《自然·能源》。
单体劣化限制动力电池整包性能。受访单位供图
电动汽车动力电池包通常由多个单体电池集成而成。即使位于同一电池包内，不同单体也可能因原材料、制造工艺、成组匹配、局部温度分布及实际运行工况差异，逐渐表现出不同的老化速度。这会让电池包呈现出典型的“木桶效应”。充电时，容量较小的单体最先达到电压上限；放电和大功率运行时，内阻较大的单体率先触及安全边界；当老化最快的单体达到退役阈值时，整个电池包往往需要提前退出使用。
针对这一问题，研究团队对覆盖装载三元锂电池的电动乘用车和装载磷酸铁锂电池的电动公交车长期实车运行数据开展研究。相关车辆运行时间超过三年，单车累计里程最高达30万公里。
研究结果显示，在所研究的乘用车队中，较低里程阶段的单体健康差异总体较小；当累计里程超过约17万公里后，不少车辆中的个别单体开始进入加速老化阶段，单体间差异随之明显扩大。进一步测算显示，综合提前退役和荷电状态不一致造成的影响，电动乘用车和公交车电池包的全寿命能量资源利用率分别仅为80.7%和72.9%。换言之，当最弱单体迫使整个电池包达到退役条件时，仍分别有约19.3%和27.1%的潜在能量资源未得到充分利用。
“研究表明，电动汽车电池包的性能和寿命并不只由单体平均老化水平决定，而可能受到少数加速老化单体的显著制约。通过在真实运行条件下量化这一‘最弱单体’效应，可为提升电池利用率、优化寿命管理和系统级设计提供依据。”陈忠伟说。
来源：科技日报
编辑：王璠
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