研究人员分析多年电动汽车行驶数据，发现单体电芯之间的差异会随时间放大。

电动汽车电池在大量单体电芯仍保有可观容量时，也可能达到使用寿命终点。新研究表明，少量快速老化的电芯会缩短整个电池组的寿命，导致相当一部分潜在能量资源未被利用。

该研究发表于 Nature Energy，分析了真实车辆中运行超过三年的电池。研究人员发现，单体电芯之间的差异会缩短电池寿命、限制功率输出，并随车辆累计里程增加而更加明显。

少数弱电芯如何限制整个电池组

电动汽车电池组包含大量必须协同工作以存储和释放能量的电芯。在串联电池组中，最弱电芯会决定电池组总容量中实际可用的部分。充电时，容量衰减的电芯可能先于其他电芯达到最高允许电压；放电或高功率运行时，内阻较大的电芯可能率先达到工作限值。

这些差异的产生涉及原材料、制造、电芯分组、温度和行驶工况等因素。随着电芯以不同速率老化，电池组可能在大量电芯仍可工作时达到退役阈值。

多年真实道路行驶数据揭示的现象

该研究由中国科学院大连化学物理研究所（DICP）的 Zhongwei Chen 与查尔姆斯理工大学的 Changfu Zou 领衔，参与单位包括北京理工大学和 Zeekr Technology Europe AB。

团队分析了使用镍锰钴（NMC）电池的电动乘用车和使用磷酸铁锂（LFP）电池的电动公交车。部分车辆行驶里程达到30万公里（约18.64万英里）。

利用常规记录的电压、电流、温度和荷电状态（SOC）数据，研究人员将电池建模与神经网络结合，估计单体电芯容量和内阻的变化。该方法考虑了运行条件和季节温度的差异，使电池老化比较更一致。

在乘用车中，低里程下电芯健康差异通常较小。但车辆超过约17万公里（约10.56万英里）后，许多电池组中的部分电芯开始加速老化，强弱电芯之间的差距扩大。这种劣化的出现时间和严重程度因车辆而异。

电池寿命损失量化结果

采用统一退役阈值计算，研究人员得出：电芯老化不一致使乘用车电池组层面可用健康状态（SOH）降低6.2%，公交车降低7.5%。与单体电芯的平均潜在寿命相比，乘用车电池组寿命缩短17.7%，公交车缩短22.8%。

内阻差异还使可用功率能力分别降低12.9%和15.1%。相比之下，在所研究车辆采用的充电与均衡策略下，荷电状态差异通常使可用充电容量降低不足2%。

在计算寿命周期内，乘用车电池组仅利用了其潜在能量资源的80.7%，公交车电池利用了72.9%。按该研究的退役标准，这意味着当最弱电芯达到限值时，分别约有19.3%和27.1%的潜在能量资源未被利用。

处理电芯差异以延长电池寿命

结果表明，仅依据电芯平均状态无法准确评估电池寿命。不同车队之间的比较还表明，电池均衡策略可能影响电芯差异随时间演变的方式。

研究人员提出若干改进方向，包括提高电芯制造一致性、优化电芯分组、采用先进均衡控制和改进热管理。可重构电池系统可调整电芯连接方式与使用方式，可能成为降低弱电芯约束的另一条路径。

Zhongwei Chen 教授表示：“我们的发现表明，电动汽车电池组的性能与寿命并非仅由电芯平均老化水平决定，还可能受到少量加速老化电芯的强烈约束。通过量化真实电动汽车运行中的最弱电芯效应，我们的研究为提升电池利用率、寿命管理和系统级优化提供了依据。”

Litao Zhou, Xiaolei Bian, Yizhou Zhang, Zhenpo Wang, Zhongwei Chen, Zhiyu Mao, Changfu Zou，Quantifying the impact of cell-to-cell inconsistency on electric vehicle battery degradation and utilization，Nature Energy，2026年8月25日，DOI: 10.1038/s41560-026-02131-5