鎂鋅鈉電池受追捧 無“鋰”也能行天下

時間:2021-12-07 10:40來源:科技日報 作者:劉 霞
點擊:
  如今,鋰電池已成為日常生活中不可或缺的設備,廣泛應用于手機、電腦、可穿戴設備、新能源汽車等領域,幾乎是“有鋰走遍天下”。但鋰電池也存在明顯的缺點:成本高、且用于生產鋰電池的原材料儲量少等。
 
  鑒于此,不少國家的政府和企業(yè)紛紛加快步伐,布局“后鋰電池”時代,比如歐洲有些機構致力于研制鎂電池和鋅電池、寧德時代推出了鈉電池等。正如《日本經濟新聞》雜志網站在近日報道中指出的,圍繞鋰電池替代品的全球競賽已經開始!
 
  鋰電池成本高
 
  鋰電池誕生于上世紀60年代,上世紀90年代開始由日本索尼公司實現(xiàn)商業(yè)化,與其“前輩”鎳氫電池、鉛酸電池相比,能存儲更多電能,如今已經飛入尋常百姓家,廣泛應用于新能源汽車、個人電腦、智能手機等產品;它還可以儲存太陽能和風能,讓無化石燃料的世界成為可能。
 
  鑒于鋰電池為人類作出的巨大貢獻,2019年,三位“鋰電池之父”榮膺諾貝爾化學獎,鋰電池也成為今天蓄電池行業(yè)的“當家花旦”。
 
  但鋰電池的最大缺點就是成本高。只是用在智能手機上還好,如果需要大規(guī)模儲存電能的話,就需要相應的大型電池。日本經濟產業(yè)省的資料顯示,如果想讓鋰電池蓄電系統(tǒng)的蓄電成本達到與抽水蓄能電站持平的2.3萬日元(約合1280元人民幣)/千瓦,簡直就是癡人說夢。
 
  此外,鋰電池原材料鋰、鎳、鈷的產地分布極度不均,且全球的鋰和鈷礦藏并不能完全用于生產。鋰在地殼中的儲量為0.0065%,全球儲量僅有8600萬噸;相比之下,鈉、鎂、鋅的儲量要高得多:鈉在地殼中的儲量為2.74%,僅中國柴達木盆地的鈉鹽儲量就達到3216億噸;而鎂在地殼中的含量更是高達13.9%。
 
  候選元素前景看好
 
  因此,科學家們將目光投向了鎂、鋅、鈉等元素。
 
  例如,英國劍橋大學、丹麥和以色列的知名理工科院校、德國和西班牙的研究機構共同發(fā)起了一個名為“歐盟鎂交互電池共同體”(E-Magic)的研究項目。這個為期4年的前瞻性項目得到了歐盟的資金支持,目標是研發(fā)能量密度超過1000瓦時/升(相當于鋰電池2倍)的、對環(huán)境友好的可充電鎂電池。
 
  研究人員稱,這種電池以金屬鎂作為負極,由于一個鎂離子攜帶兩個電子,與只能攜帶一個電子的鋰離子相比,鎂電池的容量翻了一番,目前研制成功的鎂電池已經可以反復充放電500次以上。
 
  據(jù)悉,2020年,美國休斯頓大學姚彥教授課題組聯(lián)合北美豐田研究中心成功研發(fā)出一種非常有前景的高能量鎂電池,其潛在應用范圍包括電動汽車、可再生能源系統(tǒng)的儲電池等。雖然眼下這款電池連續(xù)充放電只有200余次,但研究團隊認為,他們已為更安全、性能更高的鎂電池找到了研究方向:正極使用有機化合物、負極使用芘四酮(PTO)實現(xiàn)快速且可逆的氧化還原過程,基于硼團簇的弱配位電解質則使離子運動更快。這種先進的陰極和電解質設計對鎂電池的發(fā)展具有重大的指導意義,并將加速鎂電池技術的商業(yè)化步伐。
 
  此外,日本東京都立大學教授金村圣志野研發(fā)出正極使用氧化錳、負極使用金屬鎂的電池!度毡窘洕侣劇穲蟮乐赋觯m然與鋰電池相比,目前鎂電池的性能還處于較低水平,但其潛力值得挖掘。未來,研究人員將著重解決電解液的改性問題,并加強電極材料的研究。
 
  和鎂同樣引人注目的還有鋅。日本東北大學小林弘明副教授和本間格教授研發(fā)的新型鋅離子電池使用水溶液作為電解液,取代了傳統(tǒng)的有機溶劑,降低了電池起火的風險。來自美國西北太平洋國家實驗室和德國明斯特大學的研究人員也合作研發(fā)出一種“鋅金屬雙離子電池”,該電池由鋅陽極、天然石墨陰極和雙離子鹽水溶液組成。
 
  今年7月,中國寧德時代公司發(fā)布了一款鈉電池,具備迄今全球最高的能量密度和超快充特性(15分鐘可充電80%),預計寧德時代將不斷提升鈉電池的能量密度,并有望于2023年形成基本產業(yè)鏈。
 
  鋰電池挖潛大有可為
 
  盡管各種替代性技術研究如火如荼,但從目前的發(fā)展情況來看,無論是鎂電池、鋅電池還是鈉電池,在技術和材料方面仍有很多難題需要解決。比如,鎂離子體積小、電荷密度大、極化作用強,難以插入到多數(shù)基質中去,較難形成嵌入式化合物。因此,可供選擇的正極材料受限。
 
  鑒于此,也有科學家致力于深入挖掘鋰電池的潛能,改善鋰電池的性能,研發(fā)質量更好的鋰電池。
 
  據(jù)《日本經濟新聞》報道,日本湯淺公司與關西大學合作,開發(fā)出一款以硫作為正極活性物質的鋰硫電池,其質量能量密度可達現(xiàn)有鋰電池的2倍左右——目前常用于純電動汽車的鋰電池質量能量密度約為200—300瓦時/千克,而此次開發(fā)的鋰硫電池質量能量密度則超過了370瓦時/千克。
 
  研究人員解釋說,理論上相同尺寸情況下,鋰硫電池的容量可達傳統(tǒng)鋰電池的8倍,但卻存在電導率低、中間產物易溶于電解液等問題,而他們最新研制出的鋰硫電池采用了有微孔的碳粒,規(guī)避了上述兩個問題。湯淺公司表示,希望到2023年能將其鋰硫電池的質量能量密度提至500瓦時/千克。

(責任編輯:Snow)
文章標簽: 鋰電池
免責聲明:本文僅代表作者個人觀點,與中國電池聯(lián)盟無關。其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內容未經本網證實,對本文以及其中全部或者部分內容、文字的真實性、完整性、及時性本站不作任何保證或承諾,請讀者僅作參考,并請自行核實相關內容。
凡本網注明 “來源:XXX(非中國電池聯(lián)盟)”的作品,均轉載自其它媒體,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。
如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯(lián)系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。
QQ:503204601
郵箱:cbcu@cbcu.com.cn
猜你喜歡
  • 2024鋰電池行研報告

    根據(jù)上奇產業(yè)通,鋰電池產業(yè)由原材料、電芯材料、生產與組裝、下游應用、回收利用5個一級環(huán)節(jié)構成,含21個二級環(huán)節(jié)、38個三級環(huán)節(jié)。
    2024-05-24 18:59
  • 行業(yè)唯一,出貨逆勢狂飆,下一個寧德時代?

    鋰電池行業(yè)很明顯已經形成了一超多強的競爭格局,寧德時代的王者地位在可預見的中短期內無法撼動,而且在行業(yè)遭遇產能過剩的情況下,競爭力越發(fā)凸顯。相比而言,其他廠商的競爭壓力就大多了,即使作為行業(yè)老牌廠商,也是行業(yè)優(yōu)等生的存在,億緯鋰能的2023年都
    2024-05-21 12:07
  • 美宣布對鋰電池等中國商品加征關稅 產業(yè)鏈人士:出口市場北美占比不大

    美國宣布將對電動汽車等中國商品加征關稅。對此,多位業(yè)內人士表示,該政策對中國鋰電產業(yè)鏈實際影響不大。
    2024-05-15 12:16
  • 突然引爆!鋰電池重磅解讀來了

    備受關注的鋰電池板塊迎來新政!
    2024-05-13 11:26
  • 謹防汽車退役鋰電池流入電動三輪車市場

    近年來,電動兩輪車領域安全事故頻發(fā),近4億的龐大保有量,高頻次的使用需求,讓電動兩輪車安全問題成為全社會關注的焦點。事關廣大群眾的出行安全,國務院也高度重視。在國務院的高度關注下,工信、市監(jiān)、應急等相關部委紛紛著手大力整頓電動自行車市場違規(guī)
    2024-05-11 11:01
  • “鋰電池取代者”,一把梭哈

    鋰電池長期低價徘徊,作為“替代者”的鈉電池只能一退再退。
    2024-04-28 09:26
  • 福建省鋰電池一季度出口居全國首位

    隨著全球能源向低碳綠色轉型,鋰電池需求持續(xù)增加,福建省鋰電池出口穩(wěn)步增長。據(jù)廈門海關統(tǒng)計,截至今年3月底,福建省鋰電池累計出口3002億元,其中一季度出口250.59億元,占全國同期鋰電池出口總值的26.74%,居全國首位。對拉美、中東國家等新興市場出口保
    2024-04-25 07:56
  • 廢舊鋰電池回收,正規(guī)軍為什么搶不過小作坊

    近年來,我國鋰電池產業(yè)發(fā)展迅猛,廢舊電池回收再利用勢在必行。但目前來看,由于入行門檻很低,回收主體分散,大量資質不全的非法小作坊渾水摸魚,導致頗多亂象。
    2024-04-03 10:28
  • 巨大安全隱患!“三無”鋰電池黑作坊,竟藏身居民樓!

    近年來,我國鋰電池產業(yè)發(fā)展迅猛,數(shù)量快速增加的同時,廢舊鋰電池回收利用行業(yè),成了一條火熱的賽道。廢物利用原本是件好事,但《財經調查》的記者在一線走訪中發(fā)現(xiàn),當前鋰電池回收渠道里,一些資質不全的小作坊、小工廠進入這個市場,他們擅自回收拆解舊的
    2024-04-01 09:47
  • 鋰電池價格下跌,資本扎堆入局,高端電摩市場迎來新風口

    圖片來源:AI生成 進入2024年,鋰電池價格的不斷下探,直接導致了新能源汽車的價格戰(zhàn)。曾經高高在上的中大型汽車,如今20萬的預算也可以有一定的挑選空間。 據(jù)ICC披露的數(shù)據(jù)顯示,2023年以來我國動力鋰電池電芯價格持續(xù)下降。方形動力電芯(磷酸鐵鋰)價格從20
    2024-03-21 23:30
專題
相關新聞
  • 2024鋰電池行研報告

    根據(jù)上奇產業(yè)通,鋰電池產業(yè)由原材料、電芯材料、生產與組裝、下游應用、回收利用5個一級環(huán)節(jié)構成,含21個二級環(huán)節(jié)、38個三級環(huán)節(jié)。
    2024-05-24 18:59
  • 行業(yè)唯一,出貨逆勢狂飆,下一個寧德時代?

    鋰電池行業(yè)很明顯已經形成了一超多強的競爭格局,寧德時代的王者地位在可預見的中短期內無法撼動,而且在行業(yè)遭遇產能過剩的情況下,競爭力越發(fā)凸顯。相比而言,其他廠商的競爭壓力就大多了,即使作為行業(yè)老牌廠商,也是行業(yè)優(yōu)等生的存在,億緯鋰能的2023年都
    2024-05-21 12:07
  • 美宣布對鋰電池等中國商品加征關稅 產業(yè)鏈人士:出口市場北美占比不大

    美國宣布將對電動汽車等中國商品加征關稅。對此,多位業(yè)內人士表示,該政策對中國鋰電產業(yè)鏈實際影響不大。
    2024-05-15 12:16
  • 突然引爆!鋰電池重磅解讀來了

    備受關注的鋰電池板塊迎來新政!
    2024-05-13 11:26
  • 謹防汽車退役鋰電池流入電動三輪車市場

    近年來,電動兩輪車領域安全事故頻發(fā),近4億的龐大保有量,高頻次的使用需求,讓電動兩輪車安全問題成為全社會關注的焦點。事關廣大群眾的出行安全,國務院也高度重視。在國務院的高度關注下,工信、市監(jiān)、應急等相關部委紛紛著手大力整頓電動自行車市場違規(guī)
    2024-05-11 11:01
  • “鋰電池取代者”,一把梭哈

    鋰電池長期低價徘徊,作為“替代者”的鈉電池只能一退再退。
    2024-04-28 09:26
  • 福建省鋰電池一季度出口居全國首位

    隨著全球能源向低碳綠色轉型,鋰電池需求持續(xù)增加,福建省鋰電池出口穩(wěn)步增長。據(jù)廈門海關統(tǒng)計,截至今年3月底,福建省鋰電池累計出口3002億元,其中一季度出口250.59億元,占全國同期鋰電池出口總值的26.74%,居全國首位。對拉美、中東國家等新興市場出口保
    2024-04-25 07:56
  • 廢舊鋰電池回收,正規(guī)軍為什么搶不過小作坊

    近年來,我國鋰電池產業(yè)發(fā)展迅猛,廢舊電池回收再利用勢在必行。但目前來看,由于入行門檻很低,回收主體分散,大量資質不全的非法小作坊渾水摸魚,導致頗多亂象。
    2024-04-03 10:28
本月熱點
歡迎投稿
聯(lián)系人:王女士
Email:cbcu#cbcu.com.cn
發(fā)送郵件時用@替換#
電話:010-56284224
在線投稿
微信公眾號