“电池衰减”怎么破？

消费者或将可视化地规划和使用“锂资源”

编者按：本文来自微信公众号 车百智库（ID:EV100_Plus），作者：程鸿鹤，创业邦经授权发布。

动力电池衰减，一直是新能源汽车行业的痛点问题。

(资料图片仅供参考)

近日，懂车帝联合新华财经发布的二手车消费洞察报告显示，消费者在购买二手车新能源车时，电池健康问题最受关注。

在二手新能源车选买关注点中，电池衰减情况（实际续航里程）、电池质保期、电池更换成本三大因素成为消费者关注度前三的问题。其中，关注电池衰减情况（实际续航里程）的消费者甚至超过70%。

满满的电量都去哪儿了？动力电池的寿命究竟有多长？未来，技术发展和商业模式创新能够破解动力电池的“寿命焦虑”吗？围绕这些与消费者息息相关的问题，车百智库与行业专家进行了交流，解读动力电池衰减问题的当下与未来。

一、动力电池缘何衰减？

所谓动力电池衰减，指的是动力电池受多重因素影响，导致充电容量低于初始容量的现象。动力电池衰减程度与动力电池寿命息息相关，是决定电动汽车动力特性、安全特性及梯次利用价值的关键参数。

中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员、中国科学技术大学博士生导师、能源材料与界面光谱课题组组长蔺洪振认为，想探究动力电池容量衰减的机制，首先要抓住决定锂电池容量的关键性因素：一是电池的容量上限，二是电池的性能释放，二者分别对应物理化学学科中“热力学”和“动力学”两大基本问题。

“具体来说，导致动力电池容量衰减的内部原因包括电芯内部正极材料老化衰退、电解液分解、界面副反应钝化等；而外部原因包括动力电池的电池管理系统（BMS）设计缺陷，电池过充过放滥用，以及高温循环或低温充电等。”蔺洪振说。

蔺洪振表示，这些因素在电池实际使用过程中，直接或间接地导致用于存储电荷的活性锂离子总量损耗，即容量上限减小，以及锂离子传输阻力逐渐增加，即放电能力下降。最终表现为动力电池容量衰减，新能源汽车续航里程缩短，特别是在大功率放电和冬季低温情况下尤为明显。

二、动力电池寿命究竟有多长？

新能源汽车的寿命，主要取决于它的核心组件——动力电池的寿命。蔺洪振透露，随着近年来动力电池制程标准化、生产工艺优化以及产品良品率提升，当下国内龙头厂家的单体动力电芯的循环寿命（以容量衰减至80%计算）可以做到铁锂电芯10000圈以上，三元电芯2000圈以上，理论日历寿命可达8至10年。

蔺洪振认为，动力电池寿命的提升同样归功于内、外两方面因素。

其一，是电芯配方设计的优化，如引入性能优异的碳纳米管导电剂、形成稳定SEI的成膜剂、耐高压的电解液添加剂；

其二，是电芯/电池包结构的升级，如电极多极耳结构、增大热交换面积、加入液冷循环系统、设计电芯膨胀缓冲层；

其三，是电池管理系统的完善，如多维度的传感器植入、更科学更均衡的充放电管理、以及智能化的电池生命周期评估等。

三、如何治好动力电池“寿命焦虑”

有分析认为，动力电池衰减不仅会影响动力新能源汽车的续航能力，也会对车辆的保值率、安全性和用车成本带来考验。因此，动力电池寿命与“里程焦虑、安全焦虑、充电焦虑、价格焦虑”一起，并称新能源汽车的五大焦虑，也是制约新能源汽车大规模普及的“拦路虎”之一。

蔺洪振透露，从电池产品技术研发的一般规律来看，推动储能技术发展的动力，首先是电池核心指标，即能量密度的突破，继而再逐步优化产品使用寿命，降低生产成本。

基于电极本征储能机制，能量密度与材料稳定性，二者往往是此消彼长的关系，高镍三元和磷酸铁锂就分别是“高比能”和“长循环”代表性电极材料。随着材料表征和电池检测手段的进步，研究人员尝试从新的角度和方向，去挖掘动力电池性能的潜力，破解动力电池衰减问题。

“例如，我们团队从深耕的电化学界面技术层面，重新认识电池各部件之间的联系。以独特的界面增效层，加速离子跨界面传导，打通内部传质瓶颈，从而优化电池能效发挥，提高电极循环稳定性，目前也正向产业化方向迈进。”蔺洪振表示。

值得一提的是，在中国电动汽车百人会论坛（2023）专家媒体交流会上，中国科学院院士、清华大学教授、中国电动汽车百人会副理事长欧阳明高提出，商业模式创新也将有利于更好发挥电池价值。

欧阳明高表示，新能源乘用车想要降低成本，企业仍需要在电池上想办法，如何提高电池利用率将成核心问题。他举例说，发展电池租赁可以减轻客户负担，降低整车成本，提高电动车的市场渗透。同时，也可以围绕电池租赁产生全新产业，为企业带来盈利。

四、动力电池如何“变废为宝”

伴随动力电池寿命衰减至80%以下，电池的电化学性能将出现明显下滑，难以完全满足汽车正常动力需求。电池将进入报废阶段，但这并不意味着动力电池的“生命”的结束，相反还能“变废为宝”。

车百智库发布的研报《动力电池回收风口将至》显示，在“双碳”目标驱动的交通电动化加速转型过程中，动力电池装机量攀升，带动动力电池回收行业崛起，预计2025年我国动力电池退役量将超过60GWh，市场规模达百亿。同时，动力电池回收也是解决环保问题和补充上游资源的重要手段。

蔺洪振表示，针对动力电池衰减机制，以磷酸铁锂动力电池为例，因其在漫长的循环过程中活性锂发生不可逆的损失，从而进入退役期。

“基于此原理，团队在针对性地开发一种将电池内失效锂离子重新活化的技术，使正极材料无需重新破碎造粒，而是在电池中原位再生，就可以极大缩短回收退役电池的工序，避免能源与材料的过度浪费，从而降低电池回收的能耗和环保成本。”蔺洪振说。

蔺洪振预计，未来电池产业实现闭环回收，可以达到98%以上的锂资源回收利用率。消费者所购买的是“锂资源”，而车载电池衰减的容量，可以通过无需返厂的在线修复，或低成本回收的方式实现回归。辅以融合机器学习技术的电池生命周期评估手段，将来消费者能够可视化地使用和规划“锂资源”。

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