鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:787次 | 2021年08月15日
將來有鹽就有汽車電池?
我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)國際化了,不了解歐洲,有時候,你就不了解我國。
電動汽車使用的鋰離子電池價格昂貴,鋰是非常稀有的元素,這是造成電動汽車難以普及的原由之一。
如今電池技術(shù)有望實現(xiàn)沖破!將來的電動汽車,或許能采用價格低廉的鈉離子,取代鋰離子電池。
鈉離子電池的成本會非常低,這個鈉離子,就是鹽的組成化學(xué)成分,鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)就是氯化鈉。
電動汽車價格昂貴的根本原由
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電動汽車可以幫助全球氣候保護(hù),但是,多年來車商在電池技術(shù)中,采用的是稀有且相對昂貴的鋰,拖慢了全球大規(guī)模普及電動汽車的步伐。
金屬元素鋰較為稀有及昂貴,但目前的電池技術(shù)多數(shù)使用鋰離子電池。下圖為2019年鋰資源儲備排名最靠前的幾個國家,可以看出鋰元素非常稀有,重要分布在有限的幾個國家,例如南美三國玻利維亞,智利和阿根廷,以及具有各種礦產(chǎn)的澳大利與,我國也是鋰礦產(chǎn)比較豐富的國家。
雖然電動汽車正如火如荼發(fā)展,但投入使用的范圍有限。高昂的價格、繁瑣的充電設(shè)施,以及要消耗大量原材料的電池加工過程,妨礙了電動汽車的快速發(fā)展。
想要讓電動汽車被廣泛使用,車商非得推出更強(qiáng)力持久、更具可繼續(xù)性以及價格低廉的電池。
鈉取代鋰
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
鈉離子電池或許是一個可行方法,近期鈉離子電池的研發(fā)也出現(xiàn)驚人進(jìn)展。在可預(yù)見的將來中,鈉離子電池將能取代鋰離子電池被用于電動汽車、智能手機(jī)或筆記型電腦中。
鋰和鈉這兩種堿金屬擁有非常相近的化學(xué)特性。雖然與較為稀有的鋰相比,鈉的能量密度較低,但鈉的取得更為容易,價格也會相對低廉。
最關(guān)鍵的,鈉離子技術(shù)不需使用緊缺資源:制作陰極無需稀有的鋰,只要食用鹽便足夠。
高性能的陽極可以使用褐煤、木材和其他生物質(zhì)制成。在加工過程中也不要鈷或類似的稀有物質(zhì)。
▲稀有而且相對昂貴的鋰重量較輕,擁有比鈉更高的能量密度
鈉電池技術(shù),沖破在即
令人驚喜的是,鈉離子電池已不再只是一個理論概念。相關(guān)技術(shù)的沖破仿佛已近在眼前。
目前鈉離子電池的性能仍比鋰離子電池落后約20年。原由是研究人員在過去十多年間只專注于開發(fā)性能更強(qiáng)的鋰。
但如今不僅出現(xiàn)了具有開創(chuàng)性的科學(xué)出版物,而且也有非常多極具前瞻性的原型:依據(jù)一份五月份發(fā)表的報告,一顆由韓國研發(fā)的鈉離子電池在經(jīng)過約500次完整充電循環(huán)后,其電池容量才下降至原先的80%。
由一個美中研究小組開發(fā)的另一種電池,在相同的電池容量下約能完成450次充電。而一個我國制作的鈉離子電池雖然容量較小,但在經(jīng)過1200次12分鐘快充后,還有70%的電池容量。
聽上去或許不多,但實際使用時,這些電池或許表現(xiàn)更好。因為日常生活中一般不會將電池耗盡后才充電。在試驗中進(jìn)行完全放電和充電,對電池的損耗更大。
鈉具有兩項缺點(diǎn):其重量比鋰高三倍,所以盡管鋰離子電池的鋰含量占電池總重不到5%,一個鈉離子的電池仍會比鋰離子電池更重。
此外,鈉電池的性能較弱。由于鈉離子的載電量比鋰離子電池少0.3伏,無可防止地會損失約10%的能量密度。最緊要的是,目前電池的石墨陽極無法讓足夠的鈉駐留。
依據(jù)德國德累斯頓由德國俄羅斯聯(lián)合工作小組所發(fā)表的報告,納米碳有助于改善此問題。報告指出,采用超薄碳材料雙層石墨烯,可以在陽極中,儲存比石墨更多的鈉離子。
假如將來能置換現(xiàn)今常用的石墨陽極,將石墨烯電極裝設(shè)在鋰離子電池中,或有望能顯著提升電池容量。
物理學(xué)家表示:"這就如同將小球放在兩張紙之間。不斷在紙張間添加小球,紙張會被越推越開,兩張紙之間的縫隙會隨之新增。"
▲在兩個石墨烯層之間,或可植入多層的鈉
最新的研究結(jié)果聲明,目前已經(jīng)有切實可行、價格合理而且節(jié)省資源的替代品可以取代昂貴的鋰離子電池,甚至可能通過多層結(jié)構(gòu)提高其性能。
距離鈉離子電池技術(shù)的完備、進(jìn)行量產(chǎn)并用于電動汽車或手機(jī)上,肯定還要一段時間。但一旦時機(jī)成熟,由于技術(shù)相對類似,將加工線從鋰離子電池轉(zhuǎn)為鈉離子電池,基本上應(yīng)當(dāng)沒有太大問題。
那個時候,電動汽車將大幅度降價,因為電池非常便宜了,只要有鹽,就可以有電池!