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千亿国际(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:“千亿国际研发下一代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千亿国际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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