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电动汽车固态电池的发展之路

发布时间:2022-06-13 14:16:10来源:

导读 大家好,小科来为大家解答以上问题。电动汽车固态电池的发展之路这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧! 解答:1、尽管新冠肺炎疫情

大家好,小科来为大家解答以上问题。电动汽车固态电池的发展之路这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

解答:

1、 尽管新冠肺炎疫情给汽车市场带来了巨大的障碍,但电动汽车的销量在全球所有市场都继续呈指数级增长。

2、 2020年,欧洲和中国将以140万和110万的新注册量引领全球市场。

3、 欧盟的市场份额仍未受疫情影响,10%的欧洲汽车是电池电动车(BEV)、插电式混合电动车(PHEV)或燃料电池电动车(FCEV)。

4、 另外,随着全球需求和供给的增加,成本在降低。

5、 限制成本的组件将很快决定大规模采用的时机。

6、 对FCEV来说,将氢的成本从目前的6.50美元/千克降低到1.50美元/千克是一个起点。

7、 电池的成本将加速BEV和PHEV的采用,电池组消耗消费者总成本的30%。

8、 然而,随着汽车需求的指数增长,每千瓦时(kWh)的成本也呈指数下降,到2020年底将降至137美元/kWh。

9、 BloombergNEF估计,电动汽车的成本将达到100美元/千瓦时——电力汽车。

10、 尽管氢能和电瓶车之间的争论远未结束,但BEV可能会在短期内主导市场,特别是对于不需要足够大的电池来驱动VIII类卡车的轻型汽车。

11、 但即使在电池领域,也没有明确的最佳电池技术选择。

12、 锂离子(Li-ion)在市场上占主导地位,但目前市场上还有其他可行的电池化学成分,其中一些成分更优越。

13、 由于锂离子电池的成本预计将很快稳定下来,因此有机会通过替代化学进行创新,从而在电池领域获得份额。

14、 其中一种化学品,即固态电池,有望成为电动汽车电池的主要化学品。

15、 本文回顾了固态电池技术,并将其与当今市场上的其他顶级电池技术进行了比较。

16、 锂离子电池和领先的替代品

17、 大部分电动车电池都是锂离子电池。

18、 一种液体技术,其中锂离子通过使用锂在电极之间携带电荷来工作。

19、 从电动汽车电池的规模来看,它们使用的锂是手机的1万倍,因此增加了对锂的需求,推高了其商品价格。

20、 然而,锂离子电池并非没有挑战,导致电池制造商开发替代品,如镍金属氢化物(NMH)、铅酸、超级电容器和固态电池。

21、 锂离子电池

22、 电动汽车制造商更喜欢锂离子电池技术的一个最大原因是其高功率质量比。

23、 沉重的部件是续航里程的敌人,因为电池在启动和停止较重的车辆时消耗了太多的能量,而不是在每次充电后行驶更长的距离。

24、 此外,锂离子电池在高温下比替代品具有更高的能量密度和更好的性能。

25、 消费电子行业中锂离子的使用是高能量密度的部分原因。

26、 电子设备尺寸的减小和延长每次充电工作时间的需要刺激了该参数的创新。

27、 因此,锂离子的能量密度是NMH和铅酸电池的2.5倍以上。

28、 此外,锂离子电池可以循环使用,对于注重环保的消费者来说是一个理想的选择。

29、 该锂电池包括:

30、 决定电池容量和电压的阴极(由钴、镍或锰制成)。

31、 使电流流过外部电路的阳极(由石墨或硅制成)

32、 由盐和其他添加剂组成的电解质可以将离子从阴极转移到阳极。

33、 这是电池类型的名称(“锂离子”是指锂以负离子的形式携带电子)

34、 防止阳极和阴极直接接触的隔板

35、 虽然锂离子电池是一种成本低廉、技术优越的解决方案,但这种电池的需求激增,加上大宗商品价格上涨影响其原材料,推高了成本,阻止了价格继续下降。

36、 此外,它确实存在因温度变化过大或剧烈冲击而膨胀的风险,并且由于它是液体,在剧烈冲击时可能会泄漏。

37、 最后,锂是一种碱金属,这意味着它具有高活性和易燃性。

38、 该功能是另一个需要消除的关键安全障碍。

39、 金属氢化物(NMH)

40、 虽然锂离子是全电动汽车的标准(AEV),但NMH更适合混合动力汽车(HEV)和插电式混合动力汽车(PHEV)。

41、 虽然NMH比锂离子或铅酸具有更好的生命周期,但这种化学成分也有其缺点。

42、 与锂离子电池相比,镍金属氢化物电池更便宜,但在不使用时自放电率更高。

43、 NMH在运行范围的较热端也会产生大量热量。

44、 这种多余的热量产生会导致航程和寿命周期的缩短。

45、 这项技术仍然存在于制造商和消费者之间。

尽管在液态电池中,铅酸电池是最接近锂离子电池的技术表现者,但它基本上被归入研究或权宜之计的地位。

47、它们表现出较差的低温性能,对它们在广泛的全球气候中的使用提出了挑战,并且它们的使用寿命很短。

48、虽然消费者不太可能愿意以高于预期的速度替代30%的EV成本,但这项技术为主要路径化学物质提供了一种安全、廉价、熟练的[短期]中间解决方案。

与铅酸电池化学一样,超级电容器也是储能的次要选择。

50、但是,它们的主要区别在于它们可以帮助电池平衡其负载,在需要时吸收多余的能量或提供能量。

51、这种灵活性在二次储能源中至关重要。

鉴于上述比较,液态电解质的明显赢家仍然是锂离子。

53、但这种认识并不是故事的结局。

54、如上所述,由于需求猛增,锂离子电池容易受到更高成本的影响。

55、此外,还有机会改善易燃液体着火的首要安全问题。

56、安全性是电动汽车激发公众信心的最关键成功标准之一,因此行业和安全监管机构可能会欢迎有机会加强安全功能。

固态电池(由锂金属组成)解决了锂离子电池最紧迫的安全挑战。

58、它们更稳定,比已经很高的锂离子具有更高的能量密度,来自现成的材料,并提供更低的可燃性、更快的充电速度更大的续航里程。

59、此外,固体电解质材料改善和扩展了电动汽车电池的性能范围,充电更快,并使用现成的材料。

固态是电动汽车电池的未来。

61、然而,现在电池开发人员必须解决一些阻碍大规模采用的障碍。

62、由于缺乏大量生产的资金,固态电池将承担更高的开发成本。

63、降低成本以鼓励消费者购买固态电动汽车至关重要。

当应用于BEV时,固态锂电解质材料存在缺陷,会降低电池性能和使用寿命。

65、此外,固态电池容易开裂,最好在140华氏度下充电,以获得最佳性能。

与任何开发材料一样,制造过程的效率至关重要。

67、迄今为止,还没有用于电动汽车的量产固态电池。

68、因此,由于缺乏固体电解质材料经验而带来的制造挑战将大大延迟大规模采用。

69、制造问题还可能导致电动汽车电池厂关闭,延迟大多数公众与新电池的首次互动并影响消费者信心。

从资金的角度来看,通过汽车制造商本身获得当前投资将使更高的采用率和消费者进入市场。

71、此外,公司正在向该技术投资数亿美元,以寻找更好的锂离子解决方案并降低固态制造成本。

鉴于固态电池的优势,主要汽车制造商正在将其战略转向电解质化学。

73、由于固态电池将成为电动汽车未来的标准电解质技术,丰田宣布到2030年将投资13.5B美元用于该化学。

74、此外,包括大众、福特和宝马在内的一些原始设备制造商都致力于在未来几年为电动汽车提供固态电池。

并非没有挑战,固态电池解决了液态电池的可燃性安全问题,充电速度更快,并提供更广泛的行驶里程。

76、使资本设备到位并增加电池供应将为市场从液态过渡到固态创造滑行路径。

77、行业和消费者都将从这一转变中受益。

78、 审核

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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