电池循环协议对于电池性能评估和应用至关重要。在《自然・能源》最近的一期中，Onori等人指出，与具有相同平均电流的恒流放电相比，在动态循环协议下放电的电池，其电池寿命要长 38%。这表明典型的实验室实验可能会显著高估电池的退化程度。
研究背景
电池循环协议在电池性能评估与应用中起着关键作用。传统实验室常用恒流 - 恒压（CC - CV）充电和恒流放电协议，但此类协议难以精准反映电池在实际使用中的情况与性能表现。目前创新动态协议多聚焦充电阶段，而典型放电过程与实际工况紧密相关却未受足够重视。
重要发现
Onori 等人在研究中对比恒流放电和动态工况下电池寿命，发现相比相同平均电流的恒流放电，电池在动态循环协议下放电，寿命能延长 38% ，这表明传统实验室实验可能会显著高估电池退化程度。研究还揭示了循环老化和时间诱导老化的相互作用，确定了最佳 C 率阈值。并且指出在实际驾驶条件下，正极容量损失是主要问题，高荷电状态（SOC）范围会加速高镍基层状正极材料老化 。
传统与创新循环协议分析
传统循环协议
实验室中常采用恒流 - 恒压（CC - CV）充电和恒流放电协议。然而，这种协议不能完全真实地反映电池在实际使用中的情况以及性能表现，存在一定局限性，无法充分体现电池在复杂多变的实际工况下的特性。
创新循环协议
目前创新动态协议大多将重点放在充电阶段，但典型的放电过程与实际工况紧密相连，却没有得到足够的关注和研究。对放电过程中创新协议的探索和应用相对滞后，需要更多研究来完善对电池在实际使用中放电行为的理解和优化。
Onori 团队研究详情
研究目的：填补实验和数据驱动方法间空白，探究不同放电曲线对电池寿命影响，以更准确评估电池性能与老化机制。
研究方法：设计四种放电占空比模拟实际驾驶负载曲线，用真实和合成现场数据创建多种动态放电协议，对 92 个商用硅氧化物 - 石墨 / 镍钴铝锂离子电池进行 24 个月测试，分析 47 种不同动态放电曲线，涵盖 C/16 到 C/2 平均放电 C 速率。
研究发现
Onori 团队研究发现，动态放电相比恒流放电可使电池等效充放电周期最多增加 38%，显著提升电池使用寿命；通过可解释机器学习方法揭示低频电流脉冲（平均 8.2mHz）在电池退化尤其模拟电动车驾驶负载时很重要，确定平衡时间诱导老化与循环老化的最佳 C 速率窗口为 0.3C - 0.5C ，符合实际驾驶条件；同时挑战传统认知，表明时间诱导老化在实际驾驶中对电池寿命影响显著，打破了仅将充放电循环老化视为影响电池寿命唯一因素的观点。
研究成果讨论
电池性能评估：标准协议对准确评估电池性能意义重大。传统实验室测试方法存在局限，而基于特定使用条件评估电池性能更具实用性。Onori 的研究虽未涉及温度变化及其影响，但测试场景越贴近实际使用，越能精准反映电池实际寿命和退化细节。
延长电池寿命的协议：不同放电协议的频率和占空比分布会对电池寿命产生影响。合适的电流频率有助于缓解电极材料机械应力，占空比在平衡电池内部电化学反应过程中发挥关键作用。由于电极材料和电池设计的多样性，优化参数难以直接套用于其他电池。随着电池管理系统智能化发展，探索优化放电协议对延长电池寿命至关重要。
挑战与机遇：新的电池性能评估协议可能引发行业标准变革，比如电池健康状态（SOH）评估标准。不同应用场景下，电池动态工况评估方法将更为多样，电池评估正朝着更精细化方向发展，这有利于电池寿命预测和管理。
研究总结
（1）动态循环挑战了传统的 CC-CV 充电和 CC 放电协议。传统的 CC-CV 充电和 CC 放电协议在定性比较以及理解物理过程方面仍具有一定作用，因其能减少变量干扰。但对于定量预测而言，动态循环测试是十分必要的。
（2）动态循环不仅可以延长电池寿命，还能为电池充放电协议、电池本身以及电池管理系统的设计提供重要的指导。其优势体现在不同放电协议的频率和占空比分布影响电池寿命，合适的电流频率能缓解电极材料机械应力，占空比可平衡电池内部电化学反应过程。
未来展望：Onori 等人的研究成果展示出动态工况在电池研究中的巨大潜力。随着研究的深入和技术的发展，未来电池，尤其是电动汽车电池，有望充分挖掘并实现其寿命潜力，在性能和使用寿命上取得更大的突破 。
原文信息
Guo J, Offer G J. Unlocking battery lifetime potential[J]. Joule, 2025, 9(4).
https://www.cell.com/joule/abstract/S2542-4351(25)00067-4
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