What are electric car batteries made of?
尖端電池在可持續移動轉型中扮演著越來越重要的角色。以電池為動力的電動汽車（EV）正在改變我們的移動方式。但很少有用戶能完全理解其背後的技術——或是使之成為可能的卓越材料特徵。
不同類型的電動汽車電池
現今電動汽車中最常用的鋰離子電池化學為鎳錳鈷（NMC）和鋰鐵磷酸鹽（LFP）。雖然NMC化學提供了最高的能量密度（每次充電的行駛範圍），但由於使用鈷的緣故，價格昂貴且有環境問題。LFP較便宜且更安全，但能量密度較低。研究和開發中的許多化學成分旨在以更低的成本提高能量密度，並消除使用有毒和昂貴的元素。鋰硫、鈉/鉀離子電池及固態電池（具有固態電解質）是目前使用的化學成分的一些新興替代選項。
鋰離子電池內含什麼？
電動汽車鋰離子電池包含陰極（NMC或LFP）、陽極（石墨或矽）、隔板（PVDF聚合物）和電解質。陰極和陽極分別塗在鋁和銅電流收集器上。因此，在NMC電池中，主要金屬有鋰、錳、鈷、鎳、石墨、鋁和銅。以Tesla Model 3（75 kW-Hr電池）為例，使用了12 kg鋰、50 kg鎳、4.5kg鈷、4 kg錳（= 105kg NCM811）、70kg石墨、20kg鋁箔和25kg銅箔。此外，每個電池單元都有鋼外殼，整個電池組還有鋁和鋼外殼。
電動汽車電池元件的可持續解決方案
鋰離子電池製造面臨材料供應挑戰，因為鋰、鎳和鈷的儲量有限。此外，開採這些礦物也存在環境問題。在電池製造中可通過三重措施來實現可持續性——生產廢料管理、電池回收和新化學成分利用更少量和更豐富的礦物。電池製造中的生產廢料可以根據過程優化的不同而從5%到20%不等。基於工業4.0的解決方案可以將其降低到5%以下的水準。電池回收不僅避免了有毒電池材料流入垃圾填埋場，還充當了採礦的替代材料供應鏈。最後，新化學成分不僅能消除有毒和昂貴的材料如鈷，而且經過完善和商業化後，它們還能在使用相同材料量的情況下提供更高的行駛範圍。
世界領先的分析技術帶來更好的電池技術
無論是優化現代電池的生產，還是開發新電池化學成分，沒有強大和可靠的分析工具就無法實現，這些工具提供了有關材料和流程的更深刻見解。在這方面，Malvern Panalytical一直在幫助電池行業提供最先進的分析解決方案；
Aeris和Empyrean range的X射線衍射儀是高性能、多功能、用戶友好的工具，提供了原子尺度上的材料性質見解。無論是陰極/陽極材料的單晶完美度、如陽陰離子混合或石墨化程度的缺陷，還是單晶粒子的生長，我們的XRD系統都能在短短幾分鐘內提供準確的結果。反過來，這確保了電動汽車電池設計師可以優化如加速性能、範圍和可擴展性等因素。
通過我們的Zetium和Epsilon range的XRF進行元素分析，可以快速且精確地確定合成前體和電極材料的元素組成。此外，它可以成為您確定電池回收過程中水冶金溶液中的元素濃度的關鍵工具。
粒子的大小和形狀在優化電池電極材料的性能中扮演著重要角色。我們的Mastersizer和Morphologi範圍的解決方案可用作質量控制和研發工具，自動進行高精度和重複性的粒子大小和形狀測量。
最後，為了幫助您實現工業4.0，我們提供用於粒度測定的在線/在線/在線過程控制解決方案（Insitec range）、液體前驅體的元素成分（Epsilon Xflow）和電極鍍層的元素成分（Epsilon Xline）以及我們所有分析解決方案的實驗室自動化。
推動電動汽車電池行業的未來
憑藉我們的技術和儀器，以及與全球研究人員和行業利益相關者的合作，Malvern Panalytical正在革新電池開發流程——並提供實現可持續移動轉型所需的創新動力！
了解更多關於促成更綠色移動未來的儀器，我們將探討應對當代挑戰的材料推動解決方案。
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