一文了解60 kWh动力电池包关键矿物元素有多少?

文摘   2024-12-12 07:30   比利时  

分解电动汽车电池中的关键矿物质

几乎每辆电动汽车(EV)内部都有一个锂离子电池,它依赖于几种关键的矿物质来提供能量。一些矿物质构成了电池内部的复杂部件,以确保电流的流动。其他矿物质则在外部保护电池免受意外损坏。本信息图表使用欧洲运输与环境联合会的数据,对电动汽车电池中的关键矿物质进行了细分。矿物含量基于 “2020年平均电池”,即2020年市场上电池化学成分的加权平均值。

电池矿物组合

容量为60千瓦时(kWh)的普通电池(与雪佛兰Bolt相同)中的电芯含有大约185千克的矿物质这一数字不包括电解液、粘结剂、隔膜和电池组外壳中的材料

正极包含的矿物种类最多,可以说是电池中最重要、最昂贵的部件。正极的成分是电池性能的主要决定因素,每种矿物都有其独特的优点。例如,2020年NMC电池占电动汽车所用电池的72%(不包括中国),其正极由镍、锰、钴和锂组成。这些电池中较高的镍含量往往会提高其能量密度或单位体积的能量存储量,从而增加电动汽车的行驶里程。钴和锰通常是 NMC电池的稳定剂,可提高电池的安全性。

在2020年生产的普通电池中,正极材料共占矿物重量的31.3%。这个数字还不包括铝,铝用于镍钴铝(NCA)正极化学,但也用于电池的其他部分,如外壳和电流收集器。同时,石墨因其相对低廉的成本、丰富的资源和较长的循环寿命,一直是负极的首选材料。由于整个负极都由石墨构成,因此石墨是电池中最大的矿物成分。其他材料包括用于保护电池免受外部损坏的外壳中的钢,以及用作负极集流器的铜。

通过化学键结合的矿物

锂离子电池有多种类型,其正极矿物成分各不相同。它们的名称通常暗指其矿物成分。

例如

NMC811电池正极成分:

80% 镍Ni

10% 锰Mn

10% 钴Co

NMC523 电池正极成分:

50% 镍Ni

20% 锰Mn

30% 钴Co

以下是容量为60kWh的各种电池化学成分的矿物质含量差异:

随着消费者寻求无需频繁充电的高续航电动汽车,富含镍的阴极已成为普遍现象。事实上,2021 年,镍基化学物质占新型插电式电动汽车电池容量的 80%。

磷酸铁锂(LFP)电池不使用任何镍,通常能量密度较低,但价值更高。与正极使用氢氧化锂化合物的镍基电池不同,磷酸铁锂电池使用的是更便宜的碳酸锂。最近,特斯拉与几家中国汽车制造商一起,在标准范围的汽车中使用 LFP 正极,推动碳酸锂的价格创下新高。

电动汽车电池市场仍处于早期阶段,未来仍有很大的增长空间。电池化学成分在不断演变,随着汽车制造商推出具有不同特性的新车型,我们将拭目以待新型阴极的出现。

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