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锂离子电池是未来电动汽车普及的关键

人们普遍评估,可充电电池在包装级别需要大约235瓦时/公斤和500瓦时/公升的能量含量,方可实现超过500公里的行驶里程目标,目前,商业电池组可达到的电力容量为140瓦时/公斤和200瓦时/公升,为了实现未来的苛刻能量目标,业者已经从电池材料到包装水平采取各种策略,包括在高能阳极中添加更高的硅含量,以及在层状阴极材料中增加锂含量。

锂离子电池

近年来业界已经实现了可达到的行驶范围,因为能量含量已经增长到每台电动汽车具有100千瓦时。随着每一循环驱动范围的增加,汽车制造商反过来愿意在可达循环数上妥协,因为电池的总能量吞吐量更为重要。只有在功率能力没有受到严重损害的情况下才能实现能源使用效率的改进,因为快速充电的可行性对用户接受度至关重要。

电池组成本需要降至125美元/千瓦时以下才能与传统燃油车形成成本竞争力,与此同时,由于更严格的二氧化碳和氮氧化物排放法规,传统燃油车可能会变得越来越昂贵。目前,电池和电池组的成本分别为100-170美元/千瓦时和220-250美元/千瓦时,这在很大程度上取决于所选取的电池化学成分。专家与业者假设,从2022年到2025年间,包装级别的成本目标为125美元/千瓦时,则降低成本的驱动因素是规模经济和更高的生产自动化程度。在成本、材料储备和供应可靠性方面,钴被认为是最关键的原材料,而该领域的所有专家都不同意对锂可用性的担忧。

专家预计今天的锂离子电池将在能量和成本方面进一步改善,目前,由于众多参数的有利组合,锂离子电池优于其他替代电池技术,其研究系由超越当前锂离子电池的理论上个体优势所驱动,新的锂离子电池化学成分,甚至具有比目前材料预测路线图更高容量,也将在未来开发。

如果有可能实现,未来要以替代化学品达到比较有利的性质组合目标肯定需要时间,因此,锂离子电池可能在未来十年内仍主导汽车应用。然而,以目前角度来看,很显然地,市场上不会只有一种通用锂离子电池技术对上所有应用,而是各类化学和配置的专业使用。考虑到汽车产业的长期发展周期,锂离子电池技术目前不太可能被任何“下一代”技术,如锂金属基化学物质,或者未来十年内被超越锂的技术,如钠基或镁基化学物质所取代。

由于全球已有大量资金投入大规模锂离子电池生产,新兴电池技术变得越来越难以具有成本竞争力。从今天的角度来看,我们只能合理的说下一代汽车电池将是现有锂离子电池的进一步改良版本。

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