锂离子电池是否已准备好完全取代内燃机?

2020年11月,英国政府推出全新的“环保计划”。在10个重点领域中,一项显而易见的变化是,它将禁止在2020年至2030年的整个十年内销售新产汽油和柴油汽车。

许多其他国家也正在采取大胆举措,以消除道路上化石燃料的消耗。挪威将目标的时间节点定在2025年,届时出售新产汽油或柴油汽车将视为非法活动,而且只允许零排放汽车上路。此外,据一家德国新闻网站报道,欧盟正在考虑采用全新欧7标准对汽车尾气排放实施更严格的环保措施,而实际上,内燃机完全无法满足该标准。上述新举措可能将于2025年生效;届时,欧洲大部分地区都将与挪威保持一致,领先于英国。

在中国,将全力以赴争取在2060年之前实现碳中和,并将达到碳排放峰值的目标提前至2030年。中国在电动汽车领域投入巨资,目标是截至2025年,电动汽车将在市场中的占比达到20%左右,虽然这并不像欧洲那般雄心勃勃,但电动汽车在每年2100万辆汽车的销量中占据20%,表明中国十分看重非化石燃料技术。对于美国,国会最近提出的立法将寻求在2035年之前禁止美国境内销售以矿物燃料驱动的汽车。对于美国各州,加利福尼亚州和新泽西州已承诺从2035年起为所有新汽车提供替代能源。如果联邦政府提案得以实现,则要求截至2025年,所有新售汽车中有一半必须是电动或氢燃料汽车。

关于电动汽车和其他形式的非石化燃料汽车,其未来发展的全球路线图十分明确。在关于制造挑战和充电基础设施的讨论中,我们面临的另一个问题是:新兴电池技术是否能堪重任?

全球最具革命性的电池的迅速崛起

从20世纪70年代实验室早期开发开始,第一块商用锂离子电池于1991年在日本投放市场。从那时起,电池发展愈行愈远,彻底改变当今科技世界,使今天的智能手机、笔记本电脑和可穿戴技术成为可能。然而,锂离子电池真正面临挑战的领域是电动汽车。

当今电动汽车采用的电池续航里程令人难以置信。举例而言,特斯拉跑车一次充电即可续航600英里。然而,这款车因其高昂的价格而被推向高端豪华车市场。在更经济型汽车领域,目前最常见的续航里程约为280英里。充电速度也是一个问题;对于250英里的续航里程,充满电大约需要10-12小时,而特斯拉跑车充满电所需的时间则最长达32小时。

然而,电池仍然十分沉重(影响续航能力),效率相对较低,价格昂贵,使用寿命相对较短,而且容易出现严重质量问题,导致电动汽车因火灾隐患而被大规模召回。电池不容忽视的另一个问题是其对稀土元素(REE)和关键原料(CRM)的依赖。钴的相关问题尤其严重,因为它可能存在不道德采购行为。

世界各地研究团队都在竞相改善电池性能的各个方面,包括延长使用寿命和续航能力、降低价格以及寻求完全消除对钴金属的依赖。新型电极化学特性目前尚在开发中,聚合物材料的包合也是研究的一个方面。此类新特性可有效避免内置防火和自我修复机制等问题,从而延长设备的使用寿命。

日立分析仪系列产品推动锂离子电池开发

从电极板元素映射到确定热性能以评估新材料起火风险,日立拥有一系列非常适合锂离子电池研发的仪器:

日立EA8000AX射线颗粒分析仪专门用于检测和分析锂离子电池内部的金属污染物。在速度极快的测量过程中,EA8000A具有极高的准确度和精确度,可在整个锂离子电池生产过程中保持较高质量。

EA6000台式XRF光谱仪是确定电极板和隔膜中是否存在金属颗粒污染物的理想选择,该仪器包含自动扫描功能,可感应出肉眼无法观察到的小颗粒。

日立的热分析仪系列产品提供世界一流的基线灵敏度,并有机会监测微小的热力过程,对于评估新型电解液和正极材料的放热特性至关重要。

EA8000A EA6000 热分析仪


分享博客

日期: 20 January 2021

作者: Ashley-Kate McCann

分享博客

Blogs

Bunting-Redditch uses Hitachi’s X-MET8000 for laboratory test to form the basis for customer equipment recommendations

案例研究:日立X-MET8000助力Bunting-Redditch为客户设备做推荐

阅读更多
How electric vehicles are driving demand for metals

电动汽车如何推动金属需求增长

阅读更多
100% Quality Control for Wire Rods with Optical Emission Spectroscopy

直读光谱仪用于100%钢线材质量控制

阅读更多