新一代汽車電池 拯救汽油發動機

2024年3月2日

新一代鈉汽車電池可以使汽油發動機免於在汽車工業中消失。鈉電池在電動汽車中越來越受歡迎，以解決鋰短缺問題。
這項新技術可以應用於內燃機和混合動力汽車，併為電力系統提供動力。由於地球上豐富的鈉，這些汽車電池對於零排放車型來說特別有趣。
大多數現代汽車中的內燃機只能將燃料中約30%的能量轉化為有用能量;相比之下，電動汽車（EV）可以以接近100%的效率儲存和釋放這種能量。
目前市場上性能最好的電池技術是鋰離子，但生產這些電池的原材料成本非常高，對這些電池的需求正在迅速增長。由於超過84%的已知鋰資源集中在阿根廷、澳大利亞、智利和中國，因此確保鋰離子電池的原材料對生產商來說可能具有挑戰性且成本高昂。
在2020年底和2022年期間，僅碳酸鋰的價格就上漲了十倍。幸運的是，基於鈉離子而不是鋰離子的電池可能能夠解決這些問題，這最終將導致更實惠的電動汽車。
▲鈉離子汽車電池如何使電動汽車更便宜
電池由兩個電極組成，稱為陰極和陽極，它們含有電解質填充物。通常，電解質是一種使每個電極飽和並含有大量溶解離子的液體。
當電池充電時，離子沿陽極方向行進，在那裡它們被捕獲，直到需要能量。當汽車啟動時，電流通過外部電路進入，然後以相反的方向流回陰極。這種運動為推動車輛前進的電機提供動力。
由於鋰離子輕巧緊湊，因此它們可以牢固地包裝在電極內並快速移動，從而在短短20分鐘內即可充電。這使得鋰成為理想的元素，但鈉也是另一個需要牢記的有趣元素。
鈉在元素週期表中位於鋰的正下方，具有許多相同的化學特性，包括以相同的速度流過電池材料的能力。然而，鈉的優勢在於它在地球上的流行程度是鋰的1,000倍。
碳酸鈉，通常被稱為純鹼，是鈉離子汽車電池的重要組成部分，在工廠中由鹽和石灰石生產，這兩種現成且幾乎無限的礦物質。它也可以在鹽湖、鹽水和岩石中找到。
▲成本效益
由於最近的進步，鈉汽車電池開始與一些鋰離子系統競爭，尤其是那些使用磷酸鐵鋰（LFP）陰極的電池。儘管不能像同類最佳技術那樣密集地存儲能量，但含LFP的電池變得越來越重要，因為它們便宜20%。
雖然正在開發一系列鈉離子陰極，但能量密度最高的電池使用層狀氧化物陰極;這些電池足以以較低的成本生產 150-250英里的乘用電動汽車。
根據最近的研究，較新的鈉離子電池組的低成本原材料使它們在價格上甚至可以與LFP電池競爭。因此，鈉離子技術可以提供低成本的汽車電池和電動汽車，並具有足夠的續航里程，特別適合城市駕駛員。
▲鈉離子電動汽車的未來發展方向
提高鈉離子汽車電池的能量密度仍有很大的空間。也許主要缺點是，最好的層狀氧化物陰極材料只能容納大約一半的鈉離子，導致需要額外的陰極材料來確保平衡。
因此，與鋰電池相比，鈉汽車電池會更重。鈉離子電池未來的生存能力取決於材料科學的進步是否使它們能夠與低範圍鋰電池競爭。

更多其他精彩話題內容：
https://www.notion.so/7023b7b2cd5d4f5082c4aa7fb0fdcd1a?v=d4926f105c56473cbc55a3abe991aeac&pvs=4
https://scalloped-capybara-acc.notion.site/Health-Today-718e21949e6245e9b2e4d0acc93ed0e4