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    电量存储大战:电动汽车电池的未来

    在短期内,两种类型的锂离子电池将占据主导地位。

    每个电池制造商都在努力提高能量密度(电池中存储的电量)。但在取得重大突破之前,未来五年内上市的绝大多数电动汽车,也许到 2030 年,都将由已经在售的两种锂离子电池的变体提供动力。

    第一种在其阴极或正极中使用钴、镍、锰和铝。每种元素的比例各不相同,目的是减少昂贵、高需求的钴的数量,同时继续提高能量密度和功率输出。例如,通用汽车的新型 Ultium NMCA 电池使用的钴减少了 70%,从而增加了镍和铝的比例。

    2020 年代电动汽车的第二种电池类型将使用磷酸铁锂 (LiFP) 阴极。长期以来一直是中国电池制造商的最爱,LiFP 电池成本更低,使用丰富的矿物质,并且在极端条件下不易着火。十年来在能量密度方面的改进已使它们在最低范围和最便宜的电动汽车中实际使用。特斯拉在低端版本的 Model 3中使用了它们,值得注意的是,配备 LiFP 电池的特斯拉每次充电到 100%,这表明特斯拉对电池的寿命和耐用性更有信心在充满电后存活。

    另一方面,大量研究正在进入阳极或负电极方面的进展。希望改用碳复合材料甚至硅可以将能量密度提高到当今石墨阳极的 10 倍。

    大多数电动汽车制造商希望的突破是固态电池,以其固体电解质命名,或阴极和阳极之间的导电材料,在当今的电池中通常是液体或聚合物。固态电池预计将更加能量密集、更安全,并且最终可能是最受欢迎的选择。但至少要到 2025 年,我们才会在量产车上看到它们,即便如此,也只会出现在昂贵的小批量车型中。

    丰田正在大力开发可用于大批量生产的固态电池。这家汽车制造商表示,其首款配备固态电池的汽车将在 10 年中期推出。混合动力汽车,体积更小,电池容量更大,可能会首先获得它们。

    固态电池在降低材料成本、建立生产线和提升优势方面面临巨大障碍,因此它们的价格与受益于多年改进和规模经济的老旧、知名电池相比具有竞争力。固态电池面临的一个挑战:将其寿命延长至数千个完全放电循环,这是电动汽车的明显先决条件。

    与此同时,每家汽车制造商都投入了数十亿美元来建立专门的电池制造基地,这些基地通常靠近他们将提供动力的汽车的装配厂。今年 1 月,通用汽车宣布与长期电池合作伙伴 LG 建立第三家合资工厂,新工厂位于密歇根州兰辛市,并加入俄亥俄州洛兹敦和田纳西州斯普林希尔的生产设施。

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