科技發(fā)展:電動汽車發(fā)展中的一個難題
圖片來源:Pixabay
電動車的未來觸手可及。據(jù)經(jīng)濟分析人士預(yù)測,到2040年,地球上三分之一的汽車都將使用電池驅(qū)動。電動汽車大多依賴大型鋰離子電池提供動力,這也引發(fā)了人們對全球鋰供應(yīng)的擔(dān)憂。但在發(fā)表于《焦耳》(
Joule)雜志上的一項研究中,科學(xué)家指出,更大的問題在于另一種金屬——鈷。
研究的負(fù)責(zé)人、麻省理工學(xué)院的材料科學(xué)家和工程師埃爾莎·奧利維蒂(Elsa Olivetti)說:“最好的鋰電池陰極(負(fù)極)都含有鈷,而鈷的產(chǎn)量較為有限?!眾W利維蒂及同事計算了,如果電動汽車按預(yù)期迅猛勢頭發(fā)展,鈷的短缺會達到什么程度,得到的結(jié)果發(fā)人深省。
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鋰電池陰極由鋰金屬氧化物層組成,其中含有鈷和其他金屬元素。鈷的原子特性有助維持陰極的層狀結(jié)構(gòu),使陰極能將許多能量聚集到較小空間中。
奧利維蒂及同事推斷了到2024年時鋰和鈷的供應(yīng)狀況。為了計算需求量,他們基于電動車和便攜式電子設(shè)備電池使用增長速度快或慢的不同可能趨勢,提出了兩種方案。結(jié)果發(fā)現(xiàn)從長遠來看,鋰不太可能成為限制因素。但即便按保守估計,2025年電動汽車的銷售為1000萬輛,當(dāng)年鈷的需求量可能會達到33萬噸,而當(dāng)時鈷的供應(yīng)量最多為29萬噸。
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此外,鋰電池的回收十分復(fù)雜,很少有人愿意這么做。美國阿貢國家實驗室的運輸系統(tǒng)分析師琳達·蓋恩斯(Linda Gaines,未參與此項研究)認(rèn)為:“即使回收效率更高,流程成本更低,也要到電動汽車大規(guī)模占有市場10年甚至更久之后,才有人愿意考慮電池回收的事?!?br>
不過,新型的陰極化學(xué)成份為人類帶來了希望??蒲腥藛T正在研發(fā)無鈷陰極,希望它們能夠產(chǎn)生實際功效。
撰文:普拉基·帕特爾(Prachi Patel)
翻譯:林清
文章來源:環(huán)球科學(xué)
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