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As time goes by, the zest for a carbon-free world has sparked a seismic shift toward the sphere of environmental sustainability. However, many thorns remain on the path to such a low-emission world, including differing perceptions about the tools to...
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汽车是美国最大的全球变暖污染源之一，占该国排放量的近四分之一。幸运的是，越来越多的电动汽车 (EV) 已经帮助减少了排放。在其使用寿命内，电动汽车产生的全球变暖排放量远低于内燃机汽车，即使化石燃料发电占主导地位。
汽油和柴油发动机对环境的影响主要来自行驶过程中的尾气排放，而电动汽车相关的全球变暖排放主要发生在“上游”，即在汽车运行之前、制造过程中以及为其供电时。这意味着，要使电动汽车技术更加清洁，应该针对电动汽车生命周期中的这些阶段，通过使用再生材料制造电池，并向电网添加更多可再生能源，这些措施可以对汽车整个生命周期的环境影响产生重大影响。
未来 15 年，美国道路上的电动汽车数量预计将大幅增加，从目前的约 100 万辆增加到可能数千万辆（取决于多种因素）。随着电动汽车需求的增加，对电动汽车电池的需求也将增加——而为了生产出足够数量的电池，我们必须解决许多物流、环境和道德障碍。
源头问题
每辆电动汽车的动力都来自数百个甚至数千个锂离子电池单元。每个电池单元都依赖于从世界各地开采的矿产，而采矿可能带来大量道德和环境挑战。例如，锂的开采会消耗大量的水。在世界上大部分钴产地刚果民主共和国，国际特赦组织和其他组织已充分记录了锂对社区健康和人权的负面影响。
按照目前的开采速度，电池中使用的关键矿物的储量可使用 50 年，但随着对电动汽车的需求不断增长（希望这一趋势能够持续下去），生产足够的矿物来制造这些电池的挑战也将随之增加。
幸运的是，回收利用提供了建立长期可持续的关键电池材料供应的可能性。通过从报废电池中提取这些材料，制造商可以避免开采新材料带来的道德和环境影响，并在未来 15 年内满足高达 30% 的总需求。随着电动汽车市场的增长，最终可回收利用的材料供应也将增长，从而更容易随着时间的推移持续满足电池需求。
尚未开发的潜力——储存
当电动汽车电池达到使用寿命时，必须以某种方式进行处理：重新利用、回收或处置。由于目前美国没有大规模运营的电动汽车电池回收设施，许多退役的电动汽车电池最终被闲置在仓库储存设施内。虽然这令人沮丧，但这也意味着有很大的改进空间。
锂离子电池的使用寿命预计可达多年，与大多数人更换汽车的速度类似——因为车辆磨损，或者因为老化和使用导致电池的储能容量下降到低于车主的最佳性能。不过，此时电池的原始容量可能仍会保留三分之二或更多：足以满足充电站供电或建筑物备用电源等需求。
不幸的是，如今各电动汽车品牌缺乏标准化的包装、标签和化学成分，这给以这种方式进行再利用带来了障碍。而目前的废物管理政策根本没有考虑到电动汽车电池。目前，全球只有不到十几家回收设施在处理电动汽车电池。全面投入运营后，它们的总产能每年只能回收 30 万块电池，约占当今全球电动汽车销量的 10%。到 2030 年代初，预计这种回收能力将仅占年销售额的 1%。显然，如果废物处理设施要跟上电动汽车的增长速度，就需要大规模扩建。
重复使用电池、回收材料和增加可再生能源发电量，对于减少电动汽车对环境的影响具有巨大潜力。随着需求的增加，政策可以在为电动汽车的未来做好准备方面发挥重要作用：为新电池中的回收材料制定严格的标准，建立负责任地处理报废电池的设施，制定使电池重复使用更加可行的标准，并为采矿和材料加工采用严格的环境和劳工标准。制造商以及州、联邦和国际政策制定者都应确保电动汽车尽可能可持续。
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温室气体 (GHG) 排放是当今世界面临的主要问题之一。交通运输部门的车辆以石油为动力，排放了大量的温室气体。最近，开发电动汽车以满足允许的温室气体限值已成为全球研究的重点。近年来，电动汽车 (EV) 的研究出现了巨大的增长。然而，全面分析和介绍电动汽车需求和发展的评论仍然不足，这篇综合评论就是为了填补这一空白。这项研究揭示了许多与具体发展相关的发人深省的理解，特别是电动汽车的全球需求和增长以及电力和电池需求、电动汽车的当前技术发展、储能技术和充电策略。它还详细介绍了下一代电动汽车及其技术进步，例如无线电力传输。通过电动汽车实施开发智能城市概念为这篇评论增添了新的内容。这份摘要对学者和政策制定者都有利，因为目前缺乏同时和整体评估电动汽车全球需求和发展的综合性评论。这份评论总结了投资者和政策制定者对电动汽车出行的直觉。 由于无污染、不依赖化石燃料能源、效率高、噪音小等各种有利环境，电动汽车 (EV) 的采用率在世界各地不断增长。目前对电动汽车的研究涉及扩大运输、降低成本和规划有效充电策略的手段和生产力。无论是混合动力车、模块化跨界车，还是众多功能性电动汽车中的一款，随着成本的下降，人们的兴趣都会增加。此外，电动汽车的发展基于当前和未来的全球需求，这与电力和电池需求相互关联。除此之外，电动汽车的生产性发展取决于全球价值观、电动汽车政策、综合框架、相关外围设备和易于使用的编程的改进。然而，化石燃料的主要能源仍然主导着世界的道路运输，但电动汽车的采用只是时间问题；在未来十年，人们将开始依赖电动汽车。 尽管电动汽车几乎不会产生温室气体排放，但当电动汽车的组织与强度结构的 DE（分布式能源）碳化相匹配时，交通电气化在缓解环境变化方面的好处将变得更加明显。战略继续提高电气灵活性。电动汽车的使用通常始于制定许多目标，然后是接收和充电车辆的规范。电动汽车审批计划通常包括采购计划，以激发人们对电动汽车的兴趣并在公共充电基础设施系统中脱颖而出。另一方面，电动汽车展示的技术发展导致了无数电动汽车充电站的建立，电动汽车网络（电动汽车电网集成）可以与这些充电站连接起来。较新的充电站可分为私人和非私人充电站，可促进中速充电（1级和（2级）和快速充电（3级和DC）。中速充电端口为电动汽车的高收费站。然而，未来的充电站将在商业地点开发，使其成为具有广泛充电端口的电动汽车加油站。无线创新是未来电气设备多功能性的核心。这些渐进式发展涵盖了项目的整个价值链和整个循环经济：管理人员的研究，原油的生产和加工，电池设计，以及电池的生产，使用和处置（分类，再利用和再利用）以及总体节约和可维护性的解决方案。目前电池的大部分进展依赖于锂颗粒，锂颗粒的聚合物，或镍镉，镍氢。Naumanen等人及其团队报告了中国，欧盟，日本和美国固态锂离子电池汽车的方法。他们总结了国家电池改进系统在电动汽车方面的大量使用。中国和美国是领先的电池许可国和监控国。然而，发展中国家可以依靠它们来维持与电动汽车相关的开发和制造研发部门。尽管基于电池的创新取得了进展，但电池测试阶段、测量仪器的构造、电池的处置和再利用以及评估的进行都很重要。二氧化碳排放量将发生变化 随着能源使用和发电碳强度的下降，电动汽车车队从油井到车轮 (WTW) 的温室气体排放量将减少。因此，电动汽车可以引领交通运输部门脱碳，实现碳中和。 除此之外，智慧城市正在寻找新的解决方案来解决由电网、开发和基础条件（如车辆、废物、能源）的运行引起的一些城市困境（环境、社会和金融）。然而，这种合作并不总是可以实现的，应该进行测试以获得最显著的优势。运输系统中石油产品的使用会因二氧化碳和主要空气污染物排放引起的颗粒形成和非自然气象变化而造成大气污染。世界上有许多矿物填充车辆可以携带破坏臭氧层的物质，这是世界面临的重大挑战之一。考虑回答请求的好处是改善使用低碳或低碳能源的充电协调。电动汽车的另一个重要方面是电池的充电。电池的充电速度取决于电动汽车的类型和主电池的充电量。在大多数情况下，充电器分为四个级别，从 1 级到 4 级。要完成检查点，必须对电动汽车的相关条件进行准确评估。能源与土地利用之间的协调以及与全球气温变化和空气污染相关的问题是交通运输部门的基本先决条件。因此，汽车制造商只需建立更明显的激励措施，就能看到越来越有效的结果。在这个特殊情况下，最近出现了选择性燃料和电动汽车的集中。国际能源署 (IEA) 正在采取措施减少类似的二氧化碳 (CO 2eq ) 的流出，许多国家已将电动汽车引入市场作为重要目标。 为了克服这些困难，本研究提出了一种电动汽车发展的创新方法，为发展中国家和非发展中国家提供适当的指导方针。电动汽车协调各种类型的个人成就，将电动汽车的整体领域划分为几个关键领域，可以提供越来越重要的逐点数据。考虑回答请求的好处：改善使用低碳或低碳能源的费用协调。假设使用 DG（分布式发电）资产的强度结构表示将进一步增强并与可持续能源相结合。以下文章总结了电动汽车的现状、政策、未来需求和电动汽车相关技术，特别是深入研究了下一代电动汽车及其方法。如今，智慧城市的发展和维护是热门话题，电动汽车在可再生能源增长中发挥着重要作用。在这方面，本研究进行了与影响相关的讨论。最后，本研究总结并探讨了一些不同的方法及其优缺点。这些讨论将为增加全球电动汽车的增长提供一个总体框架。 然而，了解全球电动汽车的增长情况也很重要。图中显示了全球电动汽车库存和电动汽车销售市场的摘要。市场份额报告显示，新售汽车总数中有 3% 是电动汽车。Navigant Research 报告指出，到 2020 年，这一数字可能会超过 7%，即每年全球 660 万辆。过去十年，电动汽车的运输发展迅速；2018 年，全球电动汽车运输量超过 500 万辆。这比上一年增长了 63%。2018 年，约...
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几十年来，锂离子电池 (LIB) 一直处于便携式电子设备和电动汽车的前沿，推动着塑造现代时代的技术进步。毫无疑问，LIB 是能源存储的主力，提供能量密度、可充电性和寿命的微妙平衡。它们用于各种电子设备，如智能手机和电动汽车，并已成为现代便携式电源的基本组成部分。然而，随着设备变得越来越先进，交通电气化加速，一些挑战仍然存在。资源稀缺、液体电解质的安全风险和锂离子化学的理论局限性都是令人担忧的领域。研究人员正在探索替代材料、固态电解质和新化学/技术，如锂硫和锂空气电池，以克服这些挑战并开发能源存储的下一个前沿。
世界正在快速转向可再生能源，全球对清洁能源解决方案的需求不断增长。这使得创新电池技术势在必行。特别是固态电池具有提高安全性和能量密度的潜力，并可能彻底改变储能模式。此外，锂硫化学的理论能量密度超过了传统的锂离子电池，让我们看到了未来储能不再受过去的限制。其他涉及钠、钾、镁和钙的替代化学提供了可持续和可扩展的储能解决方案。这些新兴的电池技术前沿有望克服传统锂离子电池的局限性。
为了有效探索电池技术的最新发展，首先要了解研究人员和工程师所面临的复杂形势。追求这些新兴技术需要采取全面的方法，不仅要考虑技术细节，还要考虑经济、环境和社会影响。随着世界面临气候变化的挑战并追求各行各业的脱碳，先进电池的重要性日益凸显。
在探索这一领域时，仔细考虑新兴技术的优点和缺点非常重要。这需要进行全面的评估，不仅要着眼于实验室的进步，还要考虑其实际应用。本文旨在通过讨论下一代电池技术的最新发展、挑战和潜力，为研究人员、政策制定者和行业利益相关者提供指导。具体来说，它将探索固态电池、锂硫化学和锂以外的替代化学。通过深入研究这些领域，本文希望为科学界正在进行的对话做出贡献，并为未来的能源存储提供路线图。
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钠离子 (Na-ion) 电池被认为是锂离子 (Li-ion) 电池的一种有前途的替代品，因为钠的供应充足，有助于降低与锂离子电池相关的供应链风险。许多研究都集中在锂离子电池的设计上，探索其能量、功率和成本方面。然而，仍然缺乏对钠离子电池进行类似的研究。使用不同类型的电极和电解质的钠和锂离子电池的电池电压特性和倍率能力比较。对于钠离子电池，使用的电解质是 NaPF 6和 NaClO 4 ，使用的电极是 NaCoO 2 、NaNiO 2 、NaFePO 4 、(Na 3 V 2 (PO 4 ) 3 )、石墨、硬碳、钠金属和钛酸钠。对于使用 LiPF 6和 KOH 电解质以及电极为 LiCoO 2 、NMC、LVP、Li 2 MnSiO 4 、石墨、硅、钛酸锂 (LTO)、锂金属的锂离子电池。调查的一部分是对六个重要性能指标的彻底分析：Ragone 图、电解质盐浓度与空间坐标、电解质电位与空间坐标、电池电压与电池单元充电状态、电池电压与时间以及状态变量与时间。比较工作电压和额定容量，锂离子电池选择 NMC 和石墨，因为这种组合可提供高达...
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