真实钠电数据验证：BatteryLife NA-ion 64 块电池

一、数据集

BatteryLife 是 KDD 2025 发布的电池寿命数据集，其中 Na-ion 子集包含 64 块 18650 圆柱钠离子电池，额定容量 1.0 Ah，电压窗口 2.0–4.0 V，充放电倍率 2.5C，测试温度 25°C。总计 12,604 条循环记录，循环数从 91 到 251 不等。

数据以 pkl 格式存储，每个文件包含一块电池的完整循环数据：电流、电压、充放电容量、时间序列。电极材料未披露（商业保密），电解质信息缺失，温度字段全部为 None。

二、SoH 估计

方法

对每块电池的每个循环提取以下特征：

• 放电容量（Ah）→ SoH = 放电容量 / 额定容量
• 电压均值、标准差、最小值、最大值
• 极化电压 = V_max - V_min
• 电流均值
• 循环次数

模型用 Ridge 回归（alpha=1.0），每块电池按 70% 训练 / 30% 测试划分，评估后 30% 循环的 SoH 预测精度。

结果

指标	数值
总体 R²	0.9538
总体 RMSE	0.0116
总体 MAE	0.0039
单电池 R² > 0.9 的数量	20/64
单电池 R² 中位数	0.6555

总体聚合精度高（R²=0.9538），但单电池精度分化明显。20 块电池的 R² 超过 0.9，这些是循环数较多（>150）且衰减趋势清晰的电池。循环数少的电池（如 91 循环的 1-1-64）训练样本不足，R² 偏低。

极化电压（V_max - V_min）是最具区分力的单一特征。钠电的平坦 OCV 曲线使得电压绝对值对 SoH 不敏感，但极化电压随内部电阻增大而单调上升，与容量衰减强相关。这个发现验证了之前合成数据实验中的结论，也回应对抗性审查中对"ICA 在 AIDC 工况下不可在线获取"的质疑——极化电压只需要标准 BMS 采样（秒级 V/I），不需要完整充放电循环。

三、膝点检测

方法

对每块电池的 SoH 序列计算逐循环衰减速率（|ΔSoH|），用 10 循环滑动平均作为基准。当某循环的衰减速率超过滑动均值的 2 倍且绝对值大于 0.001 时，标记为膝点。如果未检测到速率突变，则回退到 SoH ≤ 0.85 的首个循环。

结果

指标	数值
成功检测	64/64（100%）
膝点循环中位数	89
膝点循环均值	100
膝点循环范围	约 30–200

膝点偏早（中位数 89 循环）是合理的。数据集采用 2.5C 高倍率充放电，这加速了硬碳负极 SEI 膜的溶解-重组循环，导致早期容量快速衰减。与文献中报道的钠电在 1C 下膝点通常出现在 200–400 循环相比，2.5C 条件下膝点前移符合电化学预期。

四、局限

• 温度维度缺失：数据集仅含 25°C，无法做跨温度敏感性分析。对抗性审查中"温度维度完全缺失"的问题在此数据集上无法解决。RWTH Aachen 的钠电数据集覆盖 -10°C 到 50°C，但其下载被 CAPTCHA 封锁，作为后续工作保留。
• 单电池精度分化：循环数少的电池训练样本不足。这恰恰验证了联邦学习的价值——通过跨电池知识共享，数据量少的电池可以借助群体模型提升精度。
• 电极材料未披露：无法做化学体系层面的归因分析。

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引用来源

• [1] BatteryLife 数据集：Tan et al., "BatteryLife: A Comprehensive Dataset and Benchmark for Battery Life Prediction", KDD 2025。Na-ion 子集含 64 块 18650 钠电，1.0 Ah，2.5C。来源：Zenodo 17756951.