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鋰離子電池是否已準(zhǔn)備好*取代內(nèi)燃機?

來源:日立分析儀器(上海)有限公司   2021年01月21日 13:34  
2020年11月,英國政府推出全新的“環(huán)保計劃”。在10個重點領(lǐng)域中,一項顯而易見的變化是,它將禁止在2020年至2030年的整個十年內(nèi)銷售新產(chǎn)汽油和柴油汽車。


許多其他國家也正在采取大膽舉措,以消除道路上化石燃料的消耗。挪威將目標(biāo)的時間節(jié)點定在2025年,屆時出售新產(chǎn)汽油或柴油汽車將視為非法活動,而且只允許*汽車上路。此外,據(jù)一家德國新聞網(wǎng)站報道,歐盟正在考慮采用全新歐7標(biāo)準(zhǔn)對汽車尾氣排放實施更嚴格的環(huán)保措施,而實際上,內(nèi)燃機*無法滿足該標(biāo)準(zhǔn)。上述新舉措可能將于2025年生效;屆時,歐洲大部分地區(qū)都將與挪威保持一致,先于英國。


在中國,將全力以赴爭取在2060年之前實現(xiàn)碳中和,并將達到碳排放峰值的目標(biāo)提前至2030年。中國在電動汽車領(lǐng)域投入巨資,目標(biāo)是截至2025年,電動汽車將在市場中的占比達到20%左右,雖然這并不像歐洲那般雄心勃勃,但電動汽車在每年2100萬輛汽車的銷量中占據(jù)20%,表明中國十分看重非化石燃料技術(shù)。對于美國,國會近提出的立法將尋求在2035年之前禁止美國境內(nèi)銷售以礦物燃料驅(qū)動的汽車。對于美國各州,加利福尼亞州和新澤西州已承諾從2035年起為所有新汽車提供替代能源。如果聯(lián)邦政府提案得以實現(xiàn),則要求截至2025年,所有新售汽車中有一半必須是電動或氫燃料汽車。


關(guān)于電動汽車和其他形式的非化石燃料汽車,其未來發(fā)展的路線圖十分明確。在關(guān)于制造挑戰(zhàn)和充電基礎(chǔ)設(shè)施的討論中,我們面臨的另一個問題是:新興電池技術(shù)是否能堪重任?
 

具有革命性的電池的迅速崛起

從20世紀70年代實驗室早期開發(fā)開始,第一塊商用鋰離子電池于1991年在日本投放市場。從那時起,電池發(fā)展愈行愈遠,*改變當(dāng)今科技世界,使今天的智能手機、筆記本電腦和可穿戴技術(shù)成為可能。然而,鋰離子電池真正面臨挑戰(zhàn)的領(lǐng)域是電動汽車。

當(dāng)今電動汽車采用的電池續(xù)航里程令人難以置信。舉例而言,特斯拉跑車一次充電即可續(xù)航600英里。然而,這款車因其高昂的價格而被推向豪華車市場。在更經(jīng)濟型汽車領(lǐng)域,目前常見的續(xù)航里程約為280英里。充電速度也是一個問題;對于250英里的續(xù)航里程,充滿電大約需要10-12小時,而特斯拉跑車充滿電所需的時間則長達32小時。

然而,電池仍然十分沉重(影響續(xù)航能力),效率相對較低,價格昂貴,使用壽命相對較短,而且容易出現(xiàn)嚴重質(zhì)量問題,導(dǎo)致電動汽車因火災(zāi)隱患而被大規(guī)模召回。電池不容忽視的另一個問題是其對稀土元素(REE)和關(guān)鍵原料(CRM)的依賴。鈷的相關(guān)問題尤其嚴重,因為它可能存在不道德采購行為。

世界各地研究團隊都在競相改善電池性能的各個方面,包括延長使用壽命和續(xù)航能力、降低價格以及尋求*消除對鈷金屬的依賴。新型電極化學(xué)特性目前尚在開發(fā)中,聚合物材料的包合也是研究的一個方面。此類新特性可有效避免內(nèi)置防火和自我修復(fù)機制等問題,從而延長設(shè)備的使用壽命。
 

日立分析儀系列產(chǎn)品推動鋰離子電池開發(fā)

從電極板元素映射到確定熱性能以評估新材料起火風(fēng)險,日立擁有一系列非常適合鋰離子電池研發(fā)的儀器:

日立EA8000AX射線顆粒分析儀專門用于檢測和分析鋰離子電池內(nèi)部的金屬污染物。在速度極快的測量過程中,EA8000A具有較高的準(zhǔn)確度,可在整個鋰離子電池生產(chǎn)過程中保持較高質(zhì)量。

EA6000臺式XRF光譜儀是確定電極板和隔膜中是否存在金屬顆粒污染物的理想選擇,該儀器包含自動掃描功能,可感應(yīng)出肉眼無法觀察到的小顆粒。

日立的熱分析儀系列產(chǎn)品提供高基線靈敏度,并有機會監(jiān)測微小的熱力過程,對于評估新型電解液和正極材料的放熱特性至關(guān)重要。
 

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