作为应对气候变化目标的一部分，越来越多的人使用电动汽车，其二氧化碳排放量仅为汽油动力汽车的一小部分。
但这些电动汽车中的电池是如何工作的，又是什么决定了电动汽车可以行驶多远以及续航时间有多长？
电动汽车电池如何工作？
电池通过在称为电极的导电固体的两块板之间前后移动离子或带电粒子来存储能量。这些电极材料的确切化学成分决定了电池的性能，包括它们可以存储多少能量、持续时间以及使用后充电的速度。
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重要的是，每个电极需要由不同的材料制成，因此电池的正极和负极之间存在能量差，称为电压。但这两种材料的化学结构中还必须含有相同类型的离子，因为它们必须存储这些离子，然后在使用电池时将这些带电粒子从一个电极转移到另一个电极。然而，还有一个更重要的组成部分：导电液体。
“两个电极绝对不会相互接触。如果接触，你将无法提取任何有用的能量，电池只会变热。”杰夫·达恩加拿大达尔豪斯大学的储能专家告诉Live Science。 “所以你将它们分开，并在它们之间放入电解质，一种导电液体，其中含有相同的常见离子。”
一旦电线连接到电池，完成电路，来自高能电极（负极端子）的离子就会通过电解质溶液流向低能电极（正极端子）。同时，电子也通过导线从负极移动到正极。这种带电粒子的受控运动使驾驶员能够从电池中获取电力。
电动汽车电池由什么制成？
电动汽车通常使用锂离子电池，锂离子在电极之间传输。 “锂离子电池具有非常令人难以置信的特性。它们非常可调，因此我们可以通过选择电极和电解质材料来设计它们以适应特定的应用，”达恩说。 “锂镍锰钴氧化物电池 (NMC) 用于电动汽车，根据您想要的性能有多种类型。”
具体来说，正极使用镍、锰和钴，这些金属的精确配比决定了电池的性能。汽车制造商必须权衡许多竞争因素，包括行驶里程、电池寿命、重量和成本，才能为客户打造最合适的车辆。
几乎所有三元电池都使用相同的电解液和负极。但化学家可以通过在这些成分中添加特殊添加剂来进一步调整电池性能。调整化学比例可能会影响充电时间和安全工作温度。
电动汽车的续航里程由什么决定？
那么化学物质如何影响电动汽车的续航里程呢？
达恩说：“高比例的镍可以提供出色的能量密度（即每单位体积的能量），因此小型电池的续航里程较长。”
能量密度由两个电极之间的电压以及材料可以容纳的锂离子数量决定。含有镍的电极形成晶体结构，可以容纳更多的锂离子。
缺点是什么？
“它很昂贵，而且使用寿命会比低镍材料短（尽管仍然比大多数其他汽车长），”达恩说。 “另一方面，锰的价格便宜 20 倍，但“能量密度较低，所以你的行驶里程会更短。”
钴的作用有点复杂，但据认为少量有助于电极有效地与电解质交换带电粒子。
电动汽车电池能用多久？
电动车据 JD Power 称。然而，电解质和电极中的特定添加剂可以延长使用寿命。硫酸亚乙酯和亚甲基甲烷二磺酸盐等含硫化合物以及二氟磷酸锂等复合电解质盐均可减少电极的化学和机械降解。根据《林登电池手册》第五版（McGraw Hill，2019），保护层覆盖每个电极的反应表面，这些添加剂保持这种防御的强度，同时提高电池的整体效率。
其他因素，例如 电池通常带多少电量、充电速度和温度会影响电池的使用寿命。例如，将汽车保持在 0% 或 100% 电量或使用高速充电通常会缩短其使用寿命。这是因为这些因素会给电池带来压力，并增加电极上的机械应力。每次对电池充电或放电时，电压差都会将锂离子拉入或拉出晶体结构。达恩说，必须移动的离子越多，电极的晶体结构就越有可能被损坏。
