电池衰减到了退役标准，电车是不是一定就不能开了？

前几天我给自己买一个佳能的相机电池盒，买回来发现，电池居然塞不进去。一气之下我给退了。换了一个品牌电池盒，结果发现尺寸还是不对，电池还是塞不进去。

这时候才发现，原来是我的两块相机电池——居然同时鼓包了！我这才想起来，在鼓包之前，其实这两块电池容量已经大幅缩水，非常不经用了。

这让我想起最近有个朋友在评论区问我，他的车上电池容量只能充到75%了，厂家管不管？另外，如果电池衰减老化严重，不更换的话车还能不能开？

按照汽车行业传统，电池健康度SOH (State of health) 达到80%就是锂离子电池的退役标准。也就是说当电池当前最大可用容量已不足初始额定容量的 80%，电池就该退役。车企在宣传中说自家电池全生命周期可循环2000次、3000次，都是以SOH=80%作为寿命终点。但是，这并不是说电池SOH到了80%，就一定要强制退役，也并没有任何机构会来强制回收你的电池。

这个80%的说法，来自于2015年颁布的GB/T 31484-2015《动力电池循环寿命要求及试验方法》。按照一次充满跑200公里计算，2000次循环对应的是40万公里。除非网约车，私家车一般跑不到这个里程。所以SOH 80%这个上限其实已经够高。

但凡事就怕万一。如果SOH低于80%，达到退役标准了怎么办？如果在厂家质保期里，且使用里程不够长（例如没有达到厂家宣传的2000-3000次循环），那么属于电池质量问题，可以要求厂家免费更换。但如果质保期已过，自己又不想花钱更换，那么SOH低于80%，是不是车就一定不能开了？

答案是不一定。

因为SOH低于80%这个十多年前出台的标准，用来指导今天的实践，其实并不科学。

电池容量衰退严重的手机、电脑，只是续航缩水但是还能使用，生活的朴素经验也侧面说明将SOH80%作为退役点，并不准确。

最近《电气工程学报》刊载山东大学的一篇文章《锂离子电池全寿命周期个性化退役与评价方法》，里面就讲到，车用动力电池使用传统的SOH 80%这个退役标准，用来一刀切的评价动力电池的老化水平，局限性较大。

文章观点是，有些电池SOH低于80%，但衰退梯度小其实还能用，不用急着退役。有些电池SOH虽然高于80%，但衰退梯度大，其实很危险，应该提前退役。即使两块电池都是同样的SOH，但电池老化特性和衰退梯度也不一定相同，退役时间也不一样。

所以问题的关键，是电池的衰退梯度，而不只是SOH。

什么是电池的衰退梯度呢？随着循环次数增加，电池容量是逐渐衰退的，将电池将上一循环的容量减去当前循环的容量，就得到容量衰退梯度。相比SOH，电池的衰退梯度能更客观反映电池的健康度。

尤其是锂离子电池容量衰退是非线性的，如下图，这条向下的衰退曲线，会有一个忽然跳水的过程。第一阶段，电池容量衰退梯度变化较小，呈较为线性的下降，SOH 下降缓慢； 第二阶段，容量衰退梯度逐渐变大，SOH 急剧下降。两个阶段中间，会有一个明显拐点。

对电车用户来说，一旦出现这个电池容量大幅跳水的拐点，意味着电池到了真正的退役点。因为容量加速大幅跳水，意味着电池内部关键结构失效，无法稳定产生化学反应，容易出现鼓包、漏液直至热失控。就像我的相机电池，在鼓包前先出现的是容量大幅减少的拐点，而我没注意，直到鼓包了才发现异常。但如果是车用电池，这样就太危险了。

观察是否出现容量大幅跳水的拐点，这是我们日常一个简单识别电池健康度的方法。

那怎么判断这个拐点的到来呢？

文章也通过研究，提供了判断电池退役阈值和老化程度的两个全新量化指标。

一个指标叫IoD。计算方法是：SOH的平方，除以衰退梯度（IoD=SOH的平方/衰退梯度）。这个指标综合考虑了SOH和电池衰退梯度两个维度。略去模型计算和数据验证过程，其结论是，把IoD=1作为电池退役点的阈值。若电池IoD 值小于1，则考虑退役，若电池IoD 值仍大于1，则可以继续使用。这个公式看起来挺简单，不放心的甚至可以自己算一算。

文章中通过对124节磷酸铁锂18650电池IoD的验证，以IoD=1作为电池退役点，得出结论如下图。黑色直线为电池SOH=80%的传统退役标准，绿色五角星标为实际退役点。能看到部分电池循环500-1000次，SOH仍有80%-90%时，实际就应该退役了。而部分电池SOH低于80%，极端的甚至循环到接近2500次，SOH最低到60%，才到实际退役点。

下面这张图表示相比SOH=80%的标准，电池实际延长或者缩短寿命的比例。大部分电池实际寿命缩短了10%或者延长了20%，个别电池寿命甚至能延长40%。

所以结论是即使电池SOH很高，但如果寿命衰退速度和幅度较大（即衰退梯度较大），也应该提前退役。即使SOH很低但衰退速度较慢，也可继续使用一段时间再进行退役，以提高电池利用率。

那么问题来了，什么样的衰退，才叫“衰退梯度较大“呢？

这就要说到第二个指标：TDR容量跳水度。这个是量化电池容量跳水幅度的一个指标，能准确反映电池老化差异与衰退速度。计算方法是根据电池容量变化，绘制一条衰退曲线。例如从下图我们能看到，同样容量的两块电池，但衰退曲线不一样。42号电池的曲线斜率明显大于41号电池。

将容量衰退起点设为 A ，终点设为 B， AB之间划一条直线，接着将容量衰退曲线上的每一点 K与寿命终点 B，形成线段 KB，并将 K 点投影至 x 轴得投影点 M， 连接 KM。将∠KBM 定义为容量跳水角 β，将容量跳水角 β 的正切值定义为容量的跳水度 TDR。即TDR= tanβ=KM/BM。TDR 越大，表示电池容量衰退和老化速度越快，非线性程度越强，安全性越差。

用下图来看，42号电池相比41号电池，TDR值更大，非线性程度更高，虽然名义上初始容量，循环次数相同，但42号电池比41号电池，在拐点处的跳水幅度更大，后期安全性要更差。而41号电池弧线的线性程度更高，拐点不明显，跳水幅度小，后期安全性更好。

对124节电池TDR的计算显示如下图。随着循环次数增加，TDR逐渐增加。数值最小最稳定的TDR≥1，曲线近似一条直线，表明斜率近似固定，没有明显跳水。意味着电池寿命最长最稳定。

TDR这个指标也可以帮助我们来理解，设计容量、寿命相同的两块电池，内在衰退梯度，其实差异极大。

而在同一个电池包里，让不同电芯衰减速率的一致性保持在可容忍范围内，这也是提高电池稳定性，从源头消灭自燃的根本，也是工程师们至今仍在追求解决的课题。

驾值观

结合生活经验和山东大学上述研究都证明了，其实SOH <80%不意味着电池一定要退役更换。SOH≥80%也不代表就一定安全。关键是看电池容量的衰减梯度变化和容量跳水拐点什么时候到来。进入跳水期的电池，容量极速降低，安全性一定变差，一定是危险的。原则上，所有的车用电池都会“死掉”，只是时间早晚不同。

这也是燃油车和电车在价值判断方式上的根本不同。燃油车一般等效验证30万公里，但往往开个一两百万公里甚至终身无大修并不稀奇。电车虽然号称三电终身质保，实际在电池这关就过不去。买油车，可以当作一个传家的物件（理论上）。买电车，实际只是买了一段时间的陪伴。

既然电池一定会“死掉”，那为什么很多车企敢于推出三电终身质保，岂不是一定亏？首先，经过长期使用SOH缓慢衰减至80%（例如达到了厂家所承诺的2000-3000次循环），属于电池的自然老化，不属于质量问题，不在质保的范围内。而且质保政策往往对于用户的身份（例如限首任车主、非营运）、年使用里程都有限制，降低了车企的赔付风险；其次，车企通过技术手段让电池每年的衰减梯度理论上控制在极低范围内，让终身质保带来销量和声誉上的正向收益可以覆盖意外风险。最后，燃油时代追求的“一车传三代，人走车还在”，这种建立在极致可靠耐用性上的产品价值观，在电车时代早已被瓦解。政策层面持续鼓励换购，产品层面一年磨三剑，都在大力培养电子快消品式的消费习惯，而用户是可以被塑造的。

发展中出现的问题，一定可以通过新的发展来解决。所以我们这套动态高频刷新的运转系统，实际决定了行业的安全下限和冗余，整体看是非常高的。