Из чего сделаны батареи электромобилей?

Большинство аккумуляторов электрических автомобилей состоят из различных количеств литий-ионов, кобальта, никеля, марганца, кремния и электролитов.сепараторНо что это означает? Почему литий? Какие ионы?Не бойся ∙ мы здесь, чтобы объяснить, из чего сделаны батареи электромобилей..

Для начала, давайте установим, что хотя аккумулятор Tesla и аккумулятор Chevrolet Bolt оба литий-ионные батареи, это не значит, что они сделаны одинаково.Химия аккумулятора оказывает огромное влияние на то, как он заряжается и разряжается, как она управляет теплом, сколько энергии может хранить каждая ячейка в аккумуляторном комплекте, и сколько стоит каждая ячейка.Samsung SDI и LG всегда пытаются откорректировать свою химию, чтобы получить лучшую производительность и самые низкие затраты..

Точные рецепты для аккумуляторных элементов большинства производителей не являются общедоступными, так как у каждой компании есть собственная формула.Давайте рассмотрим, что это такое и что они делают., начиная с лития.

Литий

Литий в литий-ионной ("литий-ионной" для краткости) батарее составляет катод и анод, также известные как положительные и отрицательные стороны батареи.Ионы лития перемещаются внутри положительной стороны ячейки (катода) и генерируют электроны, которые, будучи отрицательно заряженными, хотят добраться до отрицательной стороны (анода) батареи, но не могут из-за разделителя между катодом и анодом.Это означает, что электроны будут течь из положительной стороны батареи, через устройство, заряжая его, а затем обратно к аноду.

Литий в ячейке не является чистым элементарным литием, потому что он слишком реактивен с другими элементами, чтобы быть безопасным.,В большинстве случаев производители используют литий-кобальтовый оксид на катодной стороне батареи и литий-углеродные соединения на аноде.

Кобальт

Кобальт используется в аккумуляторах по двум основным причинам: во-первых, он обладает отличной плотностью энергии, а это означает, что чем больше кобальта использует (до определенного уровня), тем больше электроэнергии может хранить.Другое преимущество - кобальт повышает тепловую устойчивость батарейных элементов.Почему тепловая стабильность важна? В нашей статье об электрических автомобилях, мы отметили, что чем меньше батарея реагирует на изменения температуры, тем меньше она подвержена тепловому отключению.и, следовательно, менее склонны к вспышке в трудногасящий литийный огонь.

Излишняя зависимость от кобальта имеет свои недостатки. Кобальт считается редкоземельным элементом, и, как следует из названия, он не очень распространен. Это делает его дорогостоящим.Она также обычно встречается в регионах, страдающих от большой политической и социальной нестабильности., что может привести к диким колебаниям цен, а также значительным нарушениям прав человека со стороны горнодобывающих компаний и стран, в которых они работают.

Эти проблемы заставили производителей аккумуляторов попытаться уменьшить количество кобальта в своих химических продуктах.Но у него тоже есть свои недостатки..

Никель

Никель используется в батареях для увеличения плотности энергии ячейки, подобно кобальту.Это может привести к ухудшению производительности в течение более короткого времени, чем батарея с меньшим количеством никеля и больше кобальта.

Во-первых, он продается примерно за 18-21 тысяч долларов за тонну по сравнению с кобальтом, который обычно стоит более 30 долларов.000 тонн и имеет более высокие колебания ценДалее, те микро трещины, которые вызывают потерю производительности, могут быть смягчены с помощью "склонения" в конструкции катода.и затем другие металлы с различными характеристиками выполнения накладываются на него.

Магний

В то время как никель и кобальт работают с литием, чтобы увеличить накопление энергии, марган держит все вместе и стабильно.Это структурная добавка., и, как таковой, используется в меньших процентах, чем никель или кобальт.

Кремний

Кремний используется в аноде вместе с литием и углеродом для увеличения плотности энергии.Эти электроны будут нуждаться в месте, чтобы пойти после их путешествия через двигатели вашего EVКремний отличный, потому что он стабильный, недорогой и может содержать в 10 раз больше электронов, чем графит.

Электролит

Без электролита в батарее не было бы возможности для электронов перемещаться от анода к катоду во время зарядки.Существует несколько видов электролитов и химия может стать сложной, но они делятся на несколько разных семей.

Водные растворы жидкие, а неводные - нет.которые более стабильны при температуре и обладают лучшими характеристиками переноса, чем органические водные и неводные растворыДалее, есть полимерные электролиты, которые используют пластмассы в качестве связующих агентов.

Сепаратор

Основная работа сепаратора внутри ячейки заключается в том, чтобы предотвратить короткое замыкание путем разделения катода и анода.Сепаратор, как правило, изготовлен из микропористого пластика и позволяет некоторому потоку электронов от катода непосредственно к анодуЭто нормально, но когда клетка становится слишком горячей, сепаратор действует как своего рода предохранитель для клетки.полностью отделить одну сторону клетки от другой и, надеюсь, предотвратить неприятный пожар.

Эдмундс говорит:

В аккумуляторе электромобиля происходит множество химических процессов.они составляют самую дорогую часть транспортного средства и являются частью причины, почему MSRPs остаются высокими.