本文深入对比了电动汽车在实际驾驶中呈现的动态放电特性与恒流放电模式对电池寿命的影响。研究揭示，与恒流放电相比，动态放电模式能显著提升电池的使用寿命。具体而言，在保持相同的平均电流与电压范围条件下，通过调整动态放电模式，电池在达到寿命终点时的等效完整循环次数可增加最多38%。这一发现得益于可解释机器学习方法的运用，该方法揭示了在实际放电场景下，低频电流脉冲及其持续时间对电池老化过程的关键作用。本研究进一步强调了采用真实负载曲线评估新型电池化学成分及设计的必要性，同时提示我们需重新思考在化学层面、材料层面乃至电池整体层面的老化机制。
实验设计概览
为了全面模拟电动汽车在不同操作条件下的放电行为，本研究设计了四种放电占空比模式（如图1所示）：
1. 基线恒定电流循环（含或不含休息期），作为对比基准；
2. 周期性占空比模式，该模式融入了制动能量回收环节；
3. 综合放电曲线，该曲线基于实际高速公路与城市驾驶数据生成；
4. 实际放电曲线，直接源自现场驾驶数据。
针对上述模式，本研究采用了多种平均放电倍率（C/10、C/5、C/2及C/16），以模拟不同电池组规模对性能的影响。考虑到充电过程通常遵循标准化流程，由电池管理系统与充电站通过恒定电流控制执行，因此所有实验均采用了统一的充电曲线（C/2至4.2V，截止电流为0.05C）。
老化实验结果分析
实验结果显示，动态循环并未加速电池退化，反而有效延长了电池寿命。图2a展示了在相同平均C率（C/10、C/5或C/2）下，无论是动态还是恒流条件，电池的健康状态（SOH）退化轨迹（基于C/2恒流放电容量测定）。结果明确表明，在所有测试的平均C率中，恒流放电模式导致了最短的循环寿命（以SOH降至85%为寿命终点）。因此，恒流循环模式并不能准确反映电动汽车的实际使用条件。
动态循环的寿命增益
值得注意的是，动态循环带来的寿命增益在较低的平均C率下更为突出，这在一定程度上归因于日历老化的影响更加显著。这一发现强调了在动态且非加速条件下进行电池老化测试的重要性，尤其是低C率测试对于揭示这一现象的必要性。图2b展示了在寿命终点时，动态放电方案相对于恒流循环的等效完整循环次数（EFC）分布。对于所有测试的C率（C/10、C/5或C/2），恒流方案相较于大多数动态放电方案均低估了电池寿命，差距最大可达38%。对于一个典型的电动汽车动力系统而言，这意味着动态放电模式下，电池寿命里程的预估可能增加多达195,000英里。
第一作者：Alexis Geslin, Le Xu, Devi Ganapathi通讯作者：William C. Chueh & Simona Onori通讯单位：美国斯坦福大学DOI：https://doi.org/10.1038/s41560-024-01675-8
