米乐M6·电动汽车电池技术的下一步是什么？

　　电池的现状、即将出现的新技术，以及当今的工程师如何测试未来的电池、模块和电池组，有助于我们展望和规划电动汽车的未来。

　　大多数现代电动汽车使用数千个锂离子电池共同为发动机和其他部件提供动力。通常，消费者常说的汽车中的“电池”在汽车行业中被称为电池组。每个电池组由模块组成，而模块又由单独的电池组成。一些汽车制造商正在采用“电池到电池组”策略，完全消除模块阶段，将电池直接集成到电池组中。整个电池组组件是电动汽车的心脏。

　　锂离子电池的基本组成部分是正极、负极、电解质、隔膜和集流体。高能锂离子通过电解质和隔膜从阳极移动到阴极，并沿途释放自由电子。这会产生电荷，该电荷被传送到集电器并用于为车辆供电。

　　它们是可充电的。电动汽车只有在您可以在晚上插入电源并在早上有充满电的电池等待您时才实用。锂离子电池可以实现这一点，甚至可以为路上的人们相对快速地充电。

　　锂离子电池比其他电池更轻。虽然这些电池绝不是精致的（电池的总重量通常超过 1,000 磅），但相对于其重量，这些电池却能储存大量能量。

　　它们很贵。电池的成本占车辆价格的相当例。这是因为提取锂、镍、钴和锰（电池的所有必需元素）很困难。更便宜的替代品可能会让电动汽车变得更便宜。

　　它们的寿命是有限的。电动汽车电池的使用寿命应为 10-20 年。然而，当它确实报废时，车主面临着一个昂贵的提议：花费数千美元更换电池或尝试出售一辆无法运行的汽车。这种限制还会影响仍在运行的电动汽车的转售价值，因为充电容量会随着时间的推移而下降。

　　火灾虽然罕见，但也有可能发生。您可能看过电动汽车因电池过热而起火的镜头。虽然不常见，但更安全且不易热失控的电池是电动汽车设计人员的常识性目标。

　　阻碍电动汽车普及的主要因素之一是电动汽车充电后可以行驶的里程数。远离充电站而电量耗尽的想法引发了“里程焦虑”。汽车制造商已经关注这一点，当今的许多电动汽车一次充电即可行驶数百英里，与汽油动力汽车相当。

　　截至 2023 年初，续航里程最长的电动汽车是Lucid Air，行驶里程为 516 英里。然而，由于价格约为 155,000 美元，很少有人能够负担得起这种先进的性能。

　　提高电动汽车电池性能或降低成本的突破可以说服许多消费者转向更环保的汽车。客户和制造商还希望减少开采目前用于锂离子电池的元素对环境的影响。以下是一些最有希望替代汽车锂离子电池的候选材料：

　　的数据，使用含硫正极、锂负极和电解质介质的电池设计具有潜力，因为硫的天然丰富性及其比传统锂硫电池储存更多能量的能力离子

　　。成功的 LI-S 电池将比大多数电动汽车驾驶员目前使用的电池更便宜，并且提供更大的续航里程。不幸的是，常见的电解质溶液会快速腐蚀硫电极，使其目前在商业上不可行。

　　——固态电池的结构与锂离子电池类似。然而，它使用固体电解质而不是液体或凝胶介质。这看起来似乎是一个很小的差异，但它可以带来很大的优势。锂离子电池相比，固态电池更小、更轻、能量密度更高、充电速度更快并且过热的可能性更小。为什么当今的电动汽车不使用固态电池？目前市场上还没有可用于商用汽车的固态电池。尽管固态电池具有潜在优势，但也面临着各种挑战。首先，大规模制造固态电池是一个复杂的过程，需要对材料和条件进行精确控制，因此很难有效地生产这些电池。此外，成本因素也起着重要作用；目前，固态电池比传统锂离子电池贵得多，这使得电动汽车本已很高的成本雪上加霜。从成熟度来看，固态电池技术仍处于发展的早期阶段。虽然它们承诺更长的续航里程、更短的充电时间和更高的安全性，但还没有制造商在不做出重大妥协的情况下成功实现这些方面。最后，当试图将固态电池融入现有的电动汽车设计时，会出现集成问题。这些电池通常需要改变设计或向车辆添加新组件。即便如此，技术仍然是最有可能进入下一代电动汽车的电池进步之一。

　　——钠离子电池将钠原子从钠铁阴极发送到碳阳极，沿途穿过电解质和隔膜。这样做的优点是消除了昂贵的锂，转而使用钠，钠是一种更便宜、更实用的元素，适合大规模生产。目前采用的主要障碍是与锂离子电池相比能量容量有限。克服这一障碍可以使钠离子电池成为锂离子电池的真正竞争对手。

　　新的电动汽车电池技术推向市场是一个漫长的过程，从设计、工程和测试开始。希望制造商在严格监管的汽车行业中提高性能、可持续性和安全性。