电动汽车(EV)电池自问世以来已经走过了漫长的道路电动汽车被发明了在19世纪30年代。现代电动汽车使用1991年推出的锂离子电池。
随着电动汽车电池和储能市场的增长,制造商们继续在化学成分、配置和生产过程上进行试验,共同的目标是创造更高效、续航时间更长、成本更低、对环境影响更小的电池。beplay体育官网电脑电动汽车电池的组成部分已经在发生变化,未来几十年可能还会继续发生变化。
电动汽车电池里有什么?
电动汽车电池是一组独立的电池,每个电池的大小和AA电池差不多。这些细胞聚集在被称为模块的保护框架中,每个模块都有自己的电路,这些模块聚集在一起形成一个包。
整个电池组由电池管理系统(Battery Management System)和冷却系统(cooling System)管理,该系统可调节热量和电压,防止电池消耗过多或过快,并管理能量的充放电。
电动汽车电池的工作原理是移动锂离子(带电原子)通过一种叫做电解质的溶液,这种溶液在称为阳极和阴极的独立电极之间携带正电荷离子。这个过程产生的电流被送到电动汽车的马达。
电极、分离器和电解质的组成成分各不相同。当然,锂是必不可少的元素,但使用最频繁的其他成分有铝、碳、钴、铁、锰、镍、氧、磷和硅。新的组合和化学反应一直在出现,使用其他元素,比如钠或锡和硫.(这些不是所谓的稀土矿物在电动汽车的其他部件和汽油动力汽车中使用。)
![组装电动汽车电池模块"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/Y5VWaxN9aWOdGrNsrL8u3rafWT4=/2308x1298/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1313787631-91410b0c2dd0489f9a67cc70ce8d0eb7.jpg)
Tanaphot Iamjaro / Getty Images
供应链问题
电动汽车与电子产品和储能设备竞争锂离子电池,这两个行业都在不断发展。
国际能源署预计,到2030年将有1.45亿辆电动汽车上路。预计到2030年,用于供应电动汽车电池和能源储存的矿物需求将增长5到10倍,到2040年将增长10到30倍。
根据汽车制造解决方案(AMS)的电动汽车电池供应链分析,人们担心整个电池供应链的供应是否会与需求匹配。然而AMS预测,“全球锂离子电池的产能将从2020年的475千兆瓦时(GWh)增加到2030年的2850千兆瓦时以上”,全球将新增80个生产锂离子电池和电池的千兆工厂。
电动汽车电池中的关键元素都不是稀有的。问题是它们的生产是否能跟上对电动汽车日益增长的需求。
钴和替代品
![2021年5月,反采矿组织抗议葡萄牙扩大锂矿开采的提议。"class=](http://www.cellsaddle.com/thmb/gcZumeLdyEyLXjYPKODeg6_viHs=/1024x683/filters:no_upscale():max_bytes(150000):strip_icc()/GettyImages-1316455363-65219651c4c346c8ae60bb31e23a3e69.jpg)
Horacio Villalobos /盖蒂图片社
钴铜是电动汽车电池中最具争议的矿物质,因为其主要来源刚果民主共和国有侵犯人权的历史。虽然制造商已经将第一代锂离子电池的钴含量从60%降低到现在的15-20%,但将这一比例降为零是美国能源部2021年6月发布的《国家锂电池蓝图》的一部分。
然而,用更多的镍取代钴也会带来问题,这取决于对环境的友好程度beplay体育官网电脑不友好的)采矿是。不含钴和镍的电动汽车已经存在,而且已经得到证实商业成功的.锂矿开采受到批评环保人士和beplay体育官网电脑土著居民对其有害影响的谴责。
电动汽车电池制造
中国、阿根廷和玻利维亚这三个国家的锂储量占全球的58%,而澳大利亚的锂产量约占全球的一半。包括美国在内的世界各地都有丰富的锂供应(8600万吨)。
中国在提炼电池原材料方面处于世界领先地位,超过三分之二的电池生产由三家公司控制——分别位于中国、韩国和日本的catl、LG和松下。另外三家公司将该市场份额提高到87%。
然而,在美国,70%的电池电池和87%的电池组是在国内生产的,而不是进口的——这在很大程度上是由于特斯拉以其垂直整合而闻名的行业主导地位。松下电池是在加州生产的。
什么是垂直整合?
垂直整合包括将制造过程保留在内部,而不是像今天的大多数汽车公司那样将其外包给独立供应商。
传统汽车制造商历来依赖外包供应商,因此当它们增加自己的电动汽车产量时,对供应链的担忧也随之增加。欧洲和美国的电动汽车制造商正在采取措施,将电池制造业带回美国。
电池回收
电池回收很可能在满足如此高的矿产需求方面发挥关键作用。电动汽车电池中95%的矿物质都可以回收利用,许多初创公司已经开始争夺市场份额。到2021年1月,全球超过100家公司正在或计划回收电动汽车电池。
问题是电动汽车电池的寿命很长,电池的需求可能超过回收电池的供应。使用过的电动汽车电池可以作为固定能源存储部署,从而减少回收的可用性。
电池回收公司面临的挑战是如何实现规模经济,使回收工作物有所值。就像在其他行业一样,回收的努力也不过是行业绿色清洗.