随着新能源汽车、储能装置的快速发展，产业对新型电池研发的需求变得更紧迫。车百智库调研报告《智能电池技术创新与产业化发展建议》（以下简称《报告》）显示，2024年上半年，我国新能源汽车渗透率达到35.2%，L2及以上乘用车渗透率突破50%，智能化加速升级。新能源智能汽车对动力电池的高效供能、安全性及智能管理提出更高要求，智能电池应运而生。
《报告》提到，动力电池作为核心技术，国际竞争激烈，欧盟等已将电池智能化列为重点发展方向，我国需加快智能电池关键技术的研究与产业化应用。
作为新能源智能汽车的核心动力源，动力电池经过多年发展，已在高能量密度和快充性能等方面取得显著进展，并成功实现商业化应用。然而，在安全性、使用寿命等关键特性上仍存在一些问题。
安全性与稳定性需求迫切：在新能源汽车火灾事故中，与动力电池包相关的事故占比高达80%，动力电池安全性改善空间仍较大；传统锂离子电池因液态电解液具有较高的热失控风险，特别是三元电池中镍含量的增加，虽然使电池的能量密度有所提升，但其热稳定性同时随之降低，增加了潜在安全隐患。
电池寿命与整车寿命不匹配：当前动力电池使用寿命普遍为8年左右，而整车的设计寿命通常在15年左右，这一显著差距限制了新能源汽车的整体耐用性。
传统电池管理系统存在局限：传统的电池管理系统（BMS）主要依靠外部传感器采集数据，并基于经验模型对电池状态进行估计和预警，这种方式存在多场信号感知难、精准故障诊断难、主动管理调控难等问题，难以充分应对复杂的电池安全和性能管理需求。
智能电池发展的核心驱动力源于新能源汽车及其他应用领域对动力电池的高安全可靠、长循环寿命、快速补能等性能的广泛需求。通过将人工智能等前沿技术融入动力电池的设计、制造和应用环节，推动电池智能化转型，可实现电池的精准状态监测与主动管理，有效解决当前传统锂离子电池存在的性能衰降、安全风险高等瓶颈问题，优化整体性能并延长使用寿命。未来，智能电池有望在推动能源清洁化、交通电动化和设备智能化等方面发挥重要作用。
近年来，智能电池技术正成为全球研究热点。2023年9月，欧盟“电池2030+”（BATTERY 2030+）计划工作组发布了第三版《电池2030+路线图》，侧重欧洲电池基础研究的长期需求，其中将智能电池相关技术列为重点研究领域。
智能电池的创新主要体现在智能材料、先进传感器件以及电池层面的集成管理设计，目前已取得一定技术突破，并实现了部分技术的产业化应用。但智能电池产业化发展依旧面临一些挑战。
1、智能材料仍面临电化学兼容性限制、开发应用难等问题
在电池材料智能化的过程中，通常会加入部分不具备电化学活性的物质，可能会对锂离子电池能量密度、充放电倍率等电化学性能产生一定影响。因此，智能材料的设计应用，需要克服电化学兼容性的限制，平衡材料智能化与电化学性能之间的矛盾。
此外，尽管当前智能材料的研发取得一定进展，但整体进程较为缓慢，从实验室小试、中试放大、生产验证到工业化生产等各个阶段，仍面临重重挑战。部分材料的制备工艺复杂且成本较高，短期内难以实现大规模应用。
2.内置传感器设计与植入技术尚不成熟
内置传感器作为智能电池的核心器件，需要满足微型化、耐腐蚀、无损植入、低功耗、低成本等要求。然而，当前内置传感器设计与植入技术仍不成熟，给电池的可靠性和生产工艺带来挑战。
一方面，传感器植入电芯内部可能导致电池容量衰减、寿命缩短、稳定性降低；另一方面，内置传感器的安装需要调整电池制造工艺，或将影响现有产线的生产效率。因此，如何优化内置传感器的材料选择、布局设计，以及最小化对电池性能和产线工艺的影响，成为亟待解决的关键问题。
3.智能BMS在软硬件层面面临多重挑战
在软件层面，智能BMS的监测与控制算法依赖于高精度电池模型，但当前模型仍需完善。由于电池运行时产生的海量数据采集、传输与整合存在困难，且电池内部多元传感信号与电池衰退、失效等机制之间的本征关系尚未充分揭示，现有模型难以精确描述多场耦合的微观机理反应与宏观性能的映射，令预测结果可靠性不足。此外，模型的精度与复杂度难以兼顾，开发、验证和校准高精度电池模型的成本较高，可能限制其在一些成本敏感的应用场景中推广。
在硬件层面，部分关键芯片仍严重依赖进口，国产化进程较为缓慢。以占硬件成本40%的模拟前端（AFE）芯片为例，因技术壁垒和严格的车规认证要求，目前90%以上依赖进口，市场长期被德州仪器、恩智浦、ADI、美信等欧美厂商垄断，国内车规级AFE芯片在动力电池领域的布局仍在初步阶段。
4.智能电池产业化需加强标准体系建设和企业方面的研发投入
目前，智能电池的技术规范和标准体系建设相对滞后，难以有效衔接行业需求，阻碍了产业链上下游的协同发展，不利于行业的高质量、快速推进。
此外，智能电池的研究多集中于高校和科研院所，产业链企业因经营压力对成熟产品的依赖较重，对创新技术的投入较少。特别是在智能材料和内置传感器等核心技术上，企业更多处于探索阶段，产业化进展缓慢。
欲了解更多，请关注车百智库调研报告《智能电池技术创新与产业化发展建议》。
