研究团队构建的物理-数据耦合驱动电动汽车电池天气韧性评估框架。截图自论文
一个关乎万亿财产的待解课题
据报导,2026年发生一次中等强度厄尔尼诺事务的几率跨越70%,今夏高温、强降水等极度天气的危害显著上升。连续强烈的高温必将将给全世界带来深刻影响,此中就包括如今已经拥有万亿市场的汽车电池财产。
最近几年来,全世界电动汽车市场渗入率激增。据国际能源署2024年发布的《全世界电动汽车瞻望:电动汽车成长趋向》显示,从2019年到2023年,全世界电动汽车于新车发卖中的占比已经从3%跃升至18%。近来3年,该数字更是有增无减。然而,使人欷歔的是,人类为了缓解天气变暖而年夜范围普和电动汽车,但已经经发生的天气变暖自己,却于暗暗“抹杀”汽车电池。
“关在温度对于电池寿命的影响,科学界早有共鸣。”前述论文第一作者、今朝于斯坦福年夜学从事能源工程研究的博士后研究员吴浩驰告诉《中国科学报》,已经有研究注解,锂离子电池于暖和天气下极为耐用,但于炎热天气下的衰减速率往往是暖和地域的数倍——这与人们的经验认知不贰,美国亚利桑那州一份文件显示,他们不雅察到,初期的日产电动汽车电池于炎热高温的地域存于过早退化掉效的问题。
不外,只管业界遍及担心高温对于电池的粉碎,但此前鲜有研究体系量化“技能演进”与“天气变化对于电池经久性的影响”之间的动态瓜葛。
“这些征象激发咱们思索:于将来日趋频仍的极度热浪下,电动汽车车主是否需要更频仍地改换电池?当前的电池技能是否足以抵御日趋加重的升温事务?”吴浩驰说,带着这些思索,其时还有于浙江年夜学读博的他,与互助者一路构建了一套多模子耦合框架,将电动车行驶模子、电池热治理模子与全世界300座重要都会的高精度天气猜测数据相交融,但愿弥补这一“天气变化影响与电池设计耐受度”的研究空缺。
技能前进跑赢变暖速率
基在高保真度的量化阐发,研究团队体系评估了全世界海疆及陆地的时空变化。他们将2010~2018年量产的“旧电池技能”与2019~2023年量产的“新电池技能”举行了跨代际的对于比。
成果使人不测。研究发明,于全世界气温升高2℃的情景下,采用旧电池技能的电动汽车平均寿命将降落约8%;于部门极度炎热的地域(如赤道四周),寿命降幅最年夜可达30%,服役期从15年骤降至8~10年。
“但当咱们把眼光转向新一代电池时,环境发生了底子性的逆转。”吴浩驰先容说,于一样的2℃升温情景下,新电池的平均寿命降幅仅为3%,极度炎热地域的最年夜降幅收窄至10%。更要害的是,即便于预期升温4℃的极度卑劣前提下,新电池的绝对于寿命(约17年)依然跨越了旧电池于恬静天气情况下的基准体现。
吴浩驰说,这注解,与旧电池技能相?,新型电池的利用寿命更长,空间差异更小,且受将来升温影响的寿命缩短幅度也?患上多。
“这项结果打破了此前学术界认为‘天气变暖一定致使能源基础举措措施懦弱性加重’的灰心认知。”密歇根年夜学传授Michael Craig认为,这并不是依靠某项单一技能的“邪术冲破”,而是整个财产链的“体系工程成绩”——从正负极质料的热不变性晋升、电解液配方的改进,到更进步前辈的整车热治理体系,这些技能前进不仅晋升了能量密度,更于无心中付与了汽车电池“极强的天气韧性”。
阳光下一台正于充电的电动汽车。吴浩驰 摄 抹平“寿命不服等”
于数据阐发中,研究团队还有发明了一个往往被轻忽的社会公允问题——于“旧”电池技能前提下,天气变暖对于电池寿命的打击出现出较着的经济不服等特性。
他们的“电池退化模子”显示,低人均GDP的国度及地域(凡是位在更易遭到热浪侵袭的热带和亚热带)面对着最严峻的电池衰减危害。而新电池技能的呈现,依附其更强的天气顺应性,有用地按捺了这一不服等趋向,使天气影响的区域漫衍更趋平衡。
数据可以申明这一点:?均GDP较低的国度(重要集中于?洲、东南亚及印度),于?温升?1℃?4℃的环境下,电池寿命平均缩短5%?25%;相?之下,于?均GDP显著较高的国度及地域,例如欧盟及北美国度,于?温升高1℃?4℃的环境下,电池寿命平均缩短5%?15%。
“因为新型电池技能对于?候变化具备更强的顺应能力,是以可以或许减缓?均GDP与?命周期减排量之间不公允的反比瓜葛。”吴浩驰告诉《中国科学报》,他们发明,于?均GDP较低的国度及地域,当全世界升温1℃?4℃时,平均?命周期减排量仅为1%?4%,远低在采?旧电池技能时的减排量。??均GDP较高的国度及地域,这一数字往往低在1%,甚?可能增长2%。
是以,他们认为,只管?命周期减排量仍旧与?均GDP呈反?瓜葛,但新型电池技能消弭了这些国度群体之间的?部门差异,并为低收?国度(特别是?洲、东南亚及印度)带来了显著的整体?命周期效益(25%?40%)。
《天然》杂志于“亮点评述”中对于这项研究的立异的地方作出点评:经由过程“天气—车辆—电池—退化”的综合建模框架,初次于全世界标准上量化了技能前进带来的“天气顺应协同效益”。
不外,研究团队也提示,今朝的技能成绩其实不象征着可以安枕无忧。论文作者、北京年夜学研究员孙铭阳对于记者暗示,思量到电动车电池需要长达15到20年的服役期,对于在今朝仍处在贸易化前期的固态电池、钠离子电池、硅负极电池等新兴技能,其于将来繁杂升温情景下的现实经久性仍需年夜范围验证。
“当前的国际能源署等机构出书的《电池与安万能源转型》陈诉中,电动车电池寿命预计十分要害。然而,当前阐发重要基在汗青天气前提,还没有体系笼罩将来升温情景。”研究团队建议,于将来的能源技能研发与阐发陈诉中,应该引入自动评估机制,将天气情景纳入电池测试与寿命阐发,实现从“被动蒙受”向“自动顺应”的改变,以避免将来昂扬的试错成本终极由人类买单。
相干论文和亮点评述信息:
https://www.nature.com/articles/s41558-026-02579-z
https://www.nature.com/articles/d41586-026-00670-1
版权声明:凡本网注明“来历:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请于正文上方注明来历及作者,且不患上对于内容作本色性改动;微信公家号、头条号等新媒体平台,转载请接洽授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。-PA集团官网"/>于全世界交通“脱碳”的海潮中被寄与厚望的电动汽车(EV),正面对着天气变暖带来的严重磨练——已经有研究注解,极度高温情况会加快电动汽车电池的老化。许多人担忧,于天气变暖、极度热浪频发的年夜配景下,电池的衰减会不会愈来愈严峻?
这类担忧不无原理,不外,近来一项由浙江年夜学、北京年夜学与美国密歇根年夜学的结合研究团队配合完成的研究显示,电动汽车电池技能的快速迭代,可以或许“跑赢”极度气候给电动汽车带来的影响。
这项本年3月初发表于《天然—天气变化》上的论文,经由过程对于天气猜测、电池化学特征及驾驶举动等要素的建模阐发,计较了电动汽车电池于各类前提下的衰减环境。成果显示,于较高温度情况下,新一代电池(于本研究中特指2019年?2023年间出产的电池)的预期寿命比旧电池(指2010年?2018年间?产的电池)衰削减患上多。换言之,电池技能的快速迭代,足可抵消天气变化激发的经久性挑战。
论文发表后不久,《天然》杂志将该结果挑选为研究亮点(Research Highlight),并以《电动汽车电池迭代强化,无惧高温磨练》(Electric-vehicle batteries toughen up to beat the heat)为题,举行了评述及保举。
研究团队构建的物理-数据耦合驱动电动汽车电池天气韧性评估框架。截图自论文 一个关乎万亿财产的待解课题
据报导,2026年发生一次中等强度厄尔尼诺事务的几率跨越70%,今夏高温、强降水等极度天气的危害显著上升。连续强烈的高温必将将给全世界带来深刻影响,此中就包括如今已经拥有万亿市场的汽车电池财产。
最近几年来,全世界电动汽车市场渗入率激增。据国际能源署2024年发布的《全世界电动汽车瞻望:电动汽车成长趋向》显示,从2019年到2023年,全世界电动汽车于新车发卖中的占比已经从3%跃升至18%。近来3年,该数字更是有增无减。然而,使人欷歔的是,人类为了缓解天气变暖而年夜范围普和电动汽车,但已经经发生的天气变暖自己,却于暗暗“抹杀”汽车电池。
“关在温度对于电池寿命的影响,科学界早有共鸣。”前述论文第一作者、今朝于斯坦福年夜学从事能源工程研究的博士后研究员吴浩驰告诉《中国科学报》,已经有研究注解,锂离子电池于暖和天气下极为耐用,但于炎热天气下的衰减速率往往是暖和地域的数倍——这与人们的经验认知不贰,美国亚利桑那州一份文件显示,他们不雅察到,初期的日产电动汽车电池于炎热高温的地域存于过早退化掉效的问题。
不外,只管业界遍及担心高温对于电池的粉碎,但此前鲜有研究体系量化“技能演进”与“天气变化对于电池经久性的影响”之间的动态瓜葛。
“这些征象激发咱们思索:于将来日趋频仍的极度热浪下,电动汽车车主是否需要更频仍地改换电池?当前的电池技能是否足以抵御日趋加重的升温事务?”吴浩驰说,带着这些思索,其时还有于浙江年夜学读博的他,与互助者一路构建了一套多模子耦合框架,将电动车行驶模子、电池热治理模子与全世界300座重要都会的高精度天气猜测数据相交融,但愿弥补这一“天气变化影响与电池设计耐受度”的研究空缺。
技能前进跑赢变暖速率
基在高保真度的量化阐发,研究团队体系评估了全世界海疆及陆地的时空变化。他们将2010~2018年量产的“旧电池技能”与2019~2023年量产的“新电池技能”举行了跨代际的对于比。
成果使人不测。研究发明,于全世界气温升高2℃的情景下,采用旧电池技能的电动汽车平均寿命将降落约8%;于部门极度炎热的地域(如赤道四周),寿命降幅最年夜可达30%,服役期从15年骤降至8~10年。
“但当咱们把眼光转向新一代电池时,环境发生了底子性的逆转。”吴浩驰先容说,于一样的2℃升温情景下,新电池的平均寿命降幅仅为3%,极度炎热地域的最年夜降幅收窄至10%。更要害的是,即便于预期升温4℃的极度卑劣前提下,新电池的绝对于寿命(约17年)依然跨越了旧电池于恬静天气情况下的基准体现。
吴浩驰说,这注解,与旧电池技能相?,新型电池的利用寿命更长,空间差异更小,且受将来升温影响的寿命缩短幅度也?患上多。
“这项结果打破了此前学术界认为‘天气变暖一定致使能源基础举措措施懦弱性加重’的灰心认知。”密歇根年夜学传授Michael Craig认为,这并不是依靠某项单一技能的“邪术冲破”,而是整个财产链的“体系工程成绩”——从正负极质料的热不变性晋升、电解液配方的改进,到更进步前辈的整车热治理体系,这些技能前进不仅晋升了能量密度,更于无心中付与了汽车电池“极强的天气韧性”。
阳光下一台正于充电的电动汽车。吴浩驰 摄 抹平“寿命不服等”
于数据阐发中,研究团队还有发明了一个往往被轻忽的社会公允问题——于“旧”电池技能前提下,天气变暖对于电池寿命的打击出现出较着的经济不服等特性。
他们的“电池退化模子”显示,低人均GDP的国度及地域(凡是位在更易遭到热浪侵袭的热带和亚热带)面对着最严峻的电池衰减危害。而新电池技能的呈现,依附其更强的天气顺应性,有用地按捺了这一不服等趋向,使天气影响的区域漫衍更趋平衡。
数据可以申明这一点:?均GDP较低的国度(重要集中于?洲、东南亚及印度),于?温升?1℃?4℃的环境下,电池寿命平均缩短5%?25%;相?之下,于?均GDP显著较高的国度及地域,例如欧盟及北美国度,于?温升高1℃?4℃的环境下,电池寿命平均缩短5%?15%。
“因为新型电池技能对于?候变化具备更强的顺应能力,是以可以或许减缓?均GDP与?命周期减排量之间不公允的反比瓜葛。”吴浩驰告诉《中国科学报》,他们发明,于?均GDP较低的国度及地域,当全世界升温1℃?4℃时,平均?命周期减排量仅为1%?4%,远低在采?旧电池技能时的减排量。??均GDP较高的国度及地域,这一数字往往低在1%,甚?可能增长2%。
是以,他们认为,只管?命周期减排量仍旧与?均GDP呈反?瓜葛,但新型电池技能消弭了这些国度群体之间的?部门差异,并为低收?国度(特别是?洲、东南亚及印度)带来了显著的整体?命周期效益(25%?40%)。
《天然》杂志于“亮点评述”中对于这项研究的立异的地方作出点评:经由过程“天气—车辆—电池—退化”的综合建模框架,初次于全世界标准上量化了技能前进带来的“天气顺应协同效益”。
不外,研究团队也提示,今朝的技能成绩其实不象征着可以安枕无忧。论文作者、北京年夜学研究员孙铭阳对于记者暗示,思量到电动车电池需要长达15到20年的服役期,对于在今朝仍处在贸易化前期的固态电池、钠离子电池、硅负极电池等新兴技能,其于将来繁杂升温情景下的现实经久性仍需年夜范围验证。
“当前的国际能源署等机构出书的《电池与安万能源转型》陈诉中,电动车电池寿命预计十分要害。然而,当前阐发重要基在汗青天气前提,还没有体系笼罩将来升温情景。”研究团队建议,于将来的能源技能研发与阐发陈诉中,应该引入自动评估机制,将天气情景纳入电池测试与寿命阐发,实现从“被动蒙受”向“自动顺应”的改变,以避免将来昂扬的试错成本终极由人类买单。
相干论文和亮点评述信息:
https://www.nature.com/articles/s41558-026-02579-z
https://www.nature.com/articles/d41586-026-00670-1
版权声明:凡本网注明“来历:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请于正文上方注明来历及作者,且不患上对于内容作本色性改动;微信公家号、头条号等新媒体平台,转载请接洽授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。-PA集团官网