Исследование, опубликованное SciTechDaily со ссылкой на журнал Nature Energy, показало: срок службы тяговой батареи электромобиля может определяться небольшим числом быстро деградирующих ячеек. Из-за них весь аккумуляторный блок способен выйти из эксплуатации, хотя многие элементы сохраняют значительный запас емкости. В результате часть потенциальных энергетических ресурсов остается неиспользованной.
Ученые изучили данные реальной эксплуатации электромобилей, собранные более чем за три года. В анализ вошли легковые машины с батареями на основе никель-марганец-кобальта (NMC) и автобусы с литий-железо-фосфатными аккумуляторами (LFP). Некоторые транспортные средства прошли до 300 тыс. км, или примерно 186,4 тыс. миль.
Руководителями работы стали Чжунвэй Чэнь из Даляньского института химической физики Китайской академии наук и Чанфу Цзоу из Технологического университета Чалмерса. В проекте также участвовали специалисты Пекинского технологического института и Zeekr Technology Europe AB. Для оценки состояния отдельных ячеек исследователи использовали регулярно записываемые показатели напряжения, тока, температуры и уровня заряда, объединив моделирование батарей с нейронными сетями.
В последовательно соединенном аккумуляторе возможности всего блока ограничивает наиболее слабый элемент. При зарядке ячейка с уменьшенной емкостью раньше других достигает предельного напряжения, а при разряде или высокой нагрузке первой упирается в допустимые значения ячейка с повышенным внутренним сопротивлением. Различия возникают из-за особенностей сырья, производства и группировки элементов, а также температуры и условий движения, причем с пробегом они могут усиливаться.
На небольших пробегах разброс характеристик в легковых автомобилях обычно оставался незначительным. После отметки примерно в 170 тыс. км в батареях многих машин отдельные ячейки начали стареть заметно быстрее остальных, однако скорость и масштаб процесса различались. По расчетам ученых, неравномерная деградация снизила доступное состояние батарейных блоков на 6,2% у легковых автомобилей и на 7,5% у автобусов, а срок их службы оказался короче среднего потенциального ресурса отдельных ячеек на 17,7% и 22,8% соответственно.
Различия во внутреннем сопротивлении уменьшили доступную мощность на 12,9% у легковых машин и на 15,1% у автобусов. При этом разброс уровня заряда при применявшихся системах балансировки обычно сокращал доступную емкость менее чем на 2%. За расчетный срок батареи легковых автомобилей использовали 80,7% потенциальных энергетических ресурсов, автобусов — 72,9%, поэтому до достижения слабейшими ячейками предельного состояния неиспользованными оставались 19,3% и 27,1% соответственно.
Авторы считают, что оценивать ресурс аккумулятора только по среднему состоянию его элементов недостаточно. Среди возможных мер они назвали повышение стабильности производства, более точную группировку ячеек, совершенствование систем балансировки и улучшение температурного контроля. Дополнительным решением могут стать перестраиваемые батарейные системы, способные менять схему соединения и использования элементов.
«Наши выводы показывают, что производительность и срок службы батарейного блока электромобиля определяются не только средним уровнем старения его ячеек, но и могут существенно ограничиваться небольшим числом элементов, стареющих быстрее остальных», — заявил профессор Чэнь. Работа «Количественная оценка влияния несогласованности ячеек на деградацию и использование батарей электромобилей» опубликована 25 августа 2026 года в Nature Energy; DOI: 10.1038/s41560-026-02131-5.