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電動(dòng)汽車需要功能強(qiáng)大、重量輕、的電池。選擇是商業(yè)化的鋰離子電池——它們相對緊湊和穩(wěn)定。但它們?nèi)赃^于笨重和昂貴,無法廣泛使用。
二十年來,可充電鋰離子電池的性能穩(wěn)步提高。電池組所儲(chǔ)存的能量是原來的三倍多,從每升200瓦時(shí)(Wh - 1)增加到700瓦時(shí)(Wh - 1);成本也下降了30倍,降至每千瓦時(shí)150美元左右。但是,這仍高于美國能源部設(shè)定的每千瓦時(shí)100美元的負(fù)擔(dān)能力目標(biāo)。一輛電動(dòng)汽車(50-100千瓦時(shí))仍需要負(fù)載重達(dá)600公斤左右的電池,占用500升空間。
鋰離子電池通過在兩個(gè)電極之間移動(dòng)鋰離子來工作,從陽極流向陰極的離子會(huì)產(chǎn)生放電電流,為汽車提供動(dòng)力。而當(dāng)電池充電時(shí),鋰離子會(huì)回流。
在如今用于電動(dòng)汽車的商用電池中,鋰離子被保存在構(gòu)成電極的晶體中的微小空隙中(這些晶體被稱為插層電極)。陽極通常由石墨制成,陰極由金屬氧化物制成。用于電極的材料,特別是稀有金屬,如鈷和鎳,既稀有又昂貴。
目前有希望的替代方法是在電極中使用轉(zhuǎn)換材料,用銅、鐵、氟化物和硅與鋰離子發(fā)生反應(yīng)。通過轉(zhuǎn)換陰極中的過渡金屬,電池可以容納比標(biāo)準(zhǔn)陰6倍的鋰原子。