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為何電動汽車還沒有普及呢?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年12月10日  

鋰離子電池很容易著火,必須使用嗎?閱讀與生活密切相關的電池知識


假如電池要再次改變我們的生活,有三個問題要解決:電力、能源和安全。


電動飛機可能成為特種業的未來。從理論上講,電動飛機比傳統飛機更安靜、更便宜、更環保。假如一架電動飛機一次充電就能飛行1000公里,它就能完成當今近一半的商業飛行,并將全球特種碳排放減少15%。


電動汽車也是如此。事實上,電動汽車不僅環保,而且性能更好。電機噪音小,可以快速響應司機的指令。給汽車充電比燒油便宜多了。電動汽車的移動部件更少,維護成本更低。


為何電動汽車還沒有普及呢?因為電池太貴了,所以買一輛電動汽車的前期成本比買一輛類似的汽油動力車要高。除非你一直開車,否則省下的汽油不足以支付你的前期成本。簡而言之,電動汽車還不夠經濟。


電池還不能通過重量或體積為客機供應動力。人類要在電池技術上取得突破,才能真正普及。


便攜式電池設備改變了我們的生活,但電池受到物理定律的限制。在1799年發明了第一塊電池的兩個多世紀后,我們一直在研究它,但科學家們仍然不完全了解設備內部的情況。我們只了解,假如我們想讓電池再次改變我們的生活,有三個問題要解決:電力、能源和安全。


沒有通用的鋰離子電池


每個鋰離子電池有兩個極:一個陰極和一個陽極。大多數鋰離子電池的正極是由石墨制成的,而負極則由多種材料制成,具體取決于電池的使用場合。從下圖中可以看出不同陰極材料對電池性能的影響。


權力挑戰


很多時候,我們把能量和能量混在一起,但是在電池上,這兩個詞的意思略有不同。功率表示能量釋放的速率。我們稱之為權力。


假如你想讓一架商用飛機一次充電飛行1000公里,你要強大的電池,在很短的時間內釋放足夠的能量,尤其是在起飛的時候。所以,它不足以在電池中儲存很多能量,它必須很快被釋放出來。


假如你想解決電源問題,你要更多地了解一些商業電池的內部結構。我們總是大肆宣傳新的電池技術,重要是因為我們不關注細節。


我們使用的電池中最常見的化學物質是鋰離子。大多數專家認為,沒有其他化學物質能夠在10年或更長的時間內打敗鋰超粒子。鋰離子電池有兩個電極(陰極和陽極),一個隔膜(一種傳導離子而不是電子以防止短路的材料),一個隔膜在中間,一個電解質(通常是液體)允許鋰離子在兩極之間來回流動。當電池充電時,離子從陰極流向陽極,當電池放電時,離子向相反的方向移動。


把它想象成兩個面包,一個在左邊是陰極,另一個在右邊是陽極。讓我們假設陰極是由鎳、錳和鈷板(NMCS)組成的,陽極是由石墨構成的,石墨作為一層又一層的碳原子。


在放電狀態下,NMC面包夾在鋰離子層之間。當電池充電時,鋰離子從夾層中被提取出來,并強行通過液體電解質。分離器確保只有鋰離子可以通過石墨層。當電池充滿電后,陰極就沒有鋰離子了,鋰離子整齊地排列在石墨塊之間。當電池釋放能量時,鋰離子流回陰極,直到陽極沒有鋰離子。那就是我們要重新充電的時候。


本質上,電池的功率是由它處理的速度決定的。加快速度不是那么容易的。假如鋰離子從陰極中提取得太快,就會損壞陰極層。因此,手機、筆記本電腦或電動汽車使用的時間越長,電池壽命就越短。每次充電和放電,面包屑都會變得脆弱。


許多公司正在尋找更好的解決方法。一種想法是用更強的東西代替電極層。例如,瑞士電池公司Leclanche正在開發一種以鋰鐵磷酸鹽(LFP)為陰極,橄欖狀結構,鈦酸鋰氧化物(LTO)為陰極的技術


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