What are electric car batteries made of?
尖端电池在可持续出行转型中发挥着越来越重要的作用。电池供电的电动汽车（EV）正在改变我们的出行方式。但很少有用户能完全了解其背后的技术——或者说是令一切成为可能的卓越材料特性分析。
不同类型的电动车电池
当今电动汽车中最常用的锂离子电池化学体系是镍锰钴（NMC）和磷酸铁锂（LFP）。虽然NMC化学体系提供最高的能量密度（每次充电的行驶范围），但由于使用钴而带来了高昂的价格和环境问题。LFP更便宜且更安全，但能量密度较低。在研发过程中，许多化学体系都以更低的成本实现更高的能量密度，并消除有毒和昂贵元素的使用。锂硫、钠/钾离子电池和固态电池（具有固态电解质）是当前化学体系的一些新兴替代方案。
锂离子电池包含什么？
电动车锂离子电池包含正极（NMC 或 LFP）、负极（石墨或硅）、隔膜（PVDF 聚合物）和电解质。正极和负极分别涂覆在铝和铜电流收集器上。因此，在NMC电池中，主要金属包括锂、锰、钴、镍、石墨、铝和铜。以特斯拉Model 3（75 kW-Hr 电池）为例，使用了12 kg 锂, 50 kg 镍, 4.5 kg 钴, 4 kg 锰（= 105 kg NCM811），70 kg 石墨，20 kg 铝箔和25 kg 铜箔。除此之外，每个电池单元都有一个钢壳，整个电池包也有铝和钢壳。
电动车电池组件的可持续解决方案
锂离子电池制造面临材料供应挑战，因为锂、镍和钴的储量有限。此外，开采这些矿物存在环境问题。电池制造中的可持续性可以通过三管齐下的方法来实现——生产中的废物管理、电池回收以及利用更丰富矿物质的新型化学体系。根据工艺优化的程度，电池制造过程中的生产废物可占5%至20%。基于工业4.0的解决方案可以将其降低到5%以下。电池回收不仅可以避免有毒电池材料进入垃圾填埋场，还可以作为矿产开采的替代材料供应链。最后，新型化学体系不仅能消除像钴这样的有毒和昂贵材料，还能在完善和商业化后，在相同材料量下提供更高的行驶范围。
世界领先的分析技术提升电池技术
无论是优化当代电池的生产，还是开发新电池的化学体系，没有稳健和可靠的分析工具，无法深入了解材料和过程。本部分探讨了马尔文帕纳科如何通过尖端分析解决方案帮助电池行业；
Aeris 和 Empyrean 系列 X射线衍射仪是高性能、多功能、用户友好的工具，能够在原子尺度提供材料特性见解。无论是正极/负极材料的晶体完美度，还是阳离子混合或石墨化程度等缺陷，或是单晶颗粒的生长，我们的XRD系统都能在几分钟内提供准确结果。从而保证电动车电池设计师可以优化如加速功率、续航范围和可扩展性等因素。
我们使用 Zetium 和 Epsilon 系列 XRF进行的元素分析，可以快速准确地确定合成前体和电极材料的元素组成。同时，在电池回收过程中，它还可以成为确定水冶解决方案中元素浓度的关键工具。
粒度和形状在优化电池电极材料性能中起着重要作用。我们的 Mastersizer 和 Morphologi 系列解决方案可用作质检和研发工具，用于高精度和高重复性地自动测定颗粒大小和形状。
最后，为帮助实现工业4.0 ，我们提供在线/近线/在线粒度分析(Insitec 系列)、液体前体的元素组成(Epsilon Xflow) 和电极涂层的元素组成(Epsilon Xline) 的过程控制解决方案，以及我们所有分析解决方案的实验室自动化。
推动电动车电池产业的未来
通过我们的技术和仪器，结合全球研究人员和行业利益相关者的合作，马尔文帕纳科正在革新电池开发过程，并推动创新以驱动可持续出行转型！
了解更多关于实现更环保的出行未来的仪器，在这些仪器中我们讨论了应对当代挑战的材料解决方案。
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