三种化学元素撬动电动汽车未来

“NMC”可能是降低锂离子电池成本和电动汽车未来的关键因素。NMC镍,锰和钴的化合物,这三种元素是电动汽车电池的重要成分。它们组合成一个复杂的晶格结构,形成了电池的正极,锂离子的聚集,完成供能。

如今,全球的科学家都在寻找这三种材料的最佳组合方式,实现成本更低、重量更轻,充电更快,安全性更高的性能大满贯。分析人士表明,NMC下一轮的技术变革影响电动汽车的腾飞。目标:电动汽车击败传统汽油汽车的高价,削减温室气体排放。

彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)储能主管詹姆斯·弗里斯(James Frith)表示:“最近几年,成本降低是NMC的变化。”

电力研究所高级项目经理Haresh Kamath说,“大多数车载电池是已这三种元素的组合,但唯独特斯拉是个例外,去年底已申请先进的NMC电池的专利。

下一代电动汽车电池简称为NMC 811,将8种镍元素与1种锰和钴元素组合在一起,这将更依赖镍。

弗里斯说:”在中国NMC 811电池技术处于领先地位,预计今年上市,真正打入全球市场时间预计是在2021-2022年。”

在两位美国科学家的足迹追随下,美国能源部国家实验室和大学紧追追逐汽车电池的研究,他们共同分享了因开发锂离子技术而获得的2019年诺贝尔化学奖(Energywire,2019年10月16日)。

在美国能源部国家实验室和大学里,汽车电池的研究紧跟因发展锂离子技术获得2019年诺贝尔化学奖的两位美国科学家的脚步而展开(Energywire, 2019年10月16日)。

分析人士说,在特朗普态度反对的情况下,不利于先进的NMC电池竞争性发展。

能源与自然资源委员会高级成员、参议员R-Alaska和De.Va.,近日提出《美国能源创新法》,成立技术转型部门,可进行对先进汽车制造技术的研究,开发和商业应程序(《E&E日报》,2月27日)。

由众议院能源和商业委员会主席发起的“为国家的未来采取的气候和环境行动”,在10年内投资250亿美元,指导能源部长加快国内电池和其他电动汽车技术的生产(《E&E每日新闻》,2月26日)。

NMC元素三者区别较大,其中钴价格昂贵,最大来源自刚果;锰含量丰富,起支撑稳定作用;镍最为珍贵,如果镍含量过高控制不佳会引起着火,因此,NMC 811设计存在风险。

十年前的第一批NMC 111电池,化成成分等量。现在最常见是NMC 622,即锰和钴的比例为六比二。

研究和制造经验的积累,镍的作用突进,助推电池成本从十年前的1100美元/kWh稳步下降,去年降到156美元/kWh。与汽油动力汽车相比,电动汽车的电池组价格必须为100美元/kWh,两者才能达到平价。预测,到2023年,将接近该价格。

当前NMC的混合或变化是否根据高产量和丰富经验而达到该价格还待定。

卡马斯说,“NMC 811这种混合形成能量密度和成本的最佳组合,也是更危险的组合。”

Wood Mackenzie的高级研究分析师Milan Thakore表示:”随着组合数升至811,热失控的风险增加,电池易着火,管控方面需要更全面。去年,中国有几款电动汽车采用了高镍阴极化学物质,主要生产商是与宝马、本田和现代合作的现代安培科技有限千赢国际手机娱乐官网(Contemporary Amperex Technology Co. Ltd.)。韩国SK创新的811呼声最高,去年声称所有的工厂都能生产811,但未得到证实。”

弗里斯说,”镍的控制一直是坚持不懈之旅,它对水分和温度变化敏感,设计和制造需要格外小心。”

一些分析人士说,在中国,电池开发方面的领先可能与消费者诉讼案件降低有关。

带领50名科学家的团队,耗时两年研究钴的能源部阿贡国家实验室的材料科学家杰森·克罗伊(Jason Croy)说,“防止富镍电池过热和着火是当务之急。该元素在混合物中所占份额的增加,阴极表面的稳定性受到侵蚀。考虑NMC原子结构,并试图预测处理表面故障时,哪些元素或策略最有用,希望能有进展。“

随着电动汽车的繁荣发展,锂和石墨作为电池关键的部件,其供应也会变得紧缺(Energywire,2019年10月30日)。

不过最大的供应难题仍是钴,麻省理工学院(mit)的研究人员说,“钴受刚果民主共和国(DRC)政治稳定的影响,其他地区资源的开发较为困难。有材料,但价格成为问题。“

三种化学元素撬动电动汽车未来

Croy说:“千赢国际手机娱乐官网研发下一代NMC,致力于大幅降低或完全消除钴,到2025年电动汽车市场真正腾飞时,镍的供应可能是一个问题,需求特定镍矿的供应。”

锂离子电池内部非常复杂,新研发成功的电池,装入汽车内部还需经过汽车千赢国际手机娱乐官网花费大量的时间测试审核,如果应用于下一代汽车的过程可能需要五到六年时间文章来源网络

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