日本、欧盟和美国争相替换锂离子电池

三十年来，锂离子电池一向为咱们的便携式设备供给动力，不过其局限性变得越来越显着，代替它们的比赛也在顺利进行。据《日经亚洲谈论》报导，镁离子技能和锌离子技能或许是两种挑选，估计将在2030年之后代替锂离子电池。

多国押注镁电池

《日本经济新闻》网站20日以《锂电池何时被逾越？》为题报导称，英国剑桥大学、丹麦及以色列的闻名工科大学以及德国、西班牙的研讨机构组成的联合研讨团队“E-Magic”在欧盟的资金支持下，正以2030年为方针，加速开发打破性的高容量、环保性更好的镁电池和锌电池。

报导称，锂电池最早在20世纪90年代开端由日本索尼公司完成商用化，它比之前的镍氢电池、铅酸电池能存储更多电能，现在现已在新能源轿车、个人电脑、智能手机等产品上得到遍及，相关研讨还在2019年获得诺贝尔化学奖。但锂电池的最大缺点便是本钱高。报导举例称，假如将锂电池作为大规模贮存太阳能或风能等可再生能源的储能电池，日本经济工业省的资料显现，想将其本钱降到跟水力发电适当的每千瓦时2.3万日元的水平“是白日做梦”。

因而“后锂电池”年代的首要方针是紧缩本钱和进步耐用性。“E-Magic”瞄准了本钱更低的镁电池。镁离子能够带着2个正电荷，而锂离子只能带着1个，因而理论上镁电池的能量密度能够比锂电池更大。现在实验室的镁电池现已能重复充放电超越500次。研讨人员将致力于改善电解液及开发新的电极资料。一起丰田的北美研讨所和美国休斯敦大学也在开发新式镁电池，它的电极正极资料选用有机化合物，电解质选用硼。尽管这种镁电池现在只能充放电200次，但研讨团队称“现已找到了开宣布高稳定性、高功能电池的方向”。

除了镁电池外，报导说到日本东北大学的小林弘明助教和本间格教授也在开发新式锌电池，他们用水溶液代替有机溶剂作为电解液，降低了火灾事故的危险，因为其本钱低，未来有望用于储蓄可再生能源电力。

代替技能尚不老练

真锂研讨首席分析师墨柯21日承受《环球时报》记者采访时表明，就当时正在开展的锂电池代替技能而言，除了日本媒体说到的镁电池、锌电池，还有相对更老练的钠电池。事实上，钠离子电池和锂离子电池均起源于上世纪70年代，它们的作业原理也高度类似。仅仅受制于没有适宜的电极资料，钠电池一向到2000年之后才获得打破。当时技能最先进的钠电池是我国宁德年代本年7月发布的，具有全球最高的能量密度（160Wh/kg）和超快充特性（15分钟可充电80%）。估计宁德年代下一代钠电池能量密度可打破200Wh/kg；方案于2023年构成根本工业链。

墨柯以为，从现在的开展状况来看，无论是镁电池、锌电池仍是钠电池，其老练度间隔大规模商业化使用还有适当距离，乃至仅仅处于实验室阶段，功能也有不少缺点。他表明，外界关于这些锂电池代替技能如此热心，中心原因不在于它们的功能更好，而是资源更丰厚、原资料价格更廉价。

正如《日本经济新闻》说到的，锂电池原资料——锂、镍、钴的产地散布极度不均。相关资料显现，近80%锂资源产值首要会集在美洲四湖以及澳洲六矿，我国需求的锂资源80%以上都要靠进口；镍资源大都会集在印尼、澳大利亚、巴西、俄罗斯、古巴和菲律宾等区域，这六国的镍储量占比全球储量近78%；全球已探明钴资源由约51%散布在刚果（金）。相比之下，钠、镁、锌的储量要高得多。例如锂在地壳中的储量为0.0065%，全球储量仅有8600万吨，而钠在地壳中的储量为2.74%，仅我国柴达木盆地的钠盐储量就到达3216亿吨。

但另一方面，镁电池和锌电池在技能和资料上仍有适当多妨碍有待战胜，现在还没有找到比较适宜的电极资料，更谈不上大规模使用。墨柯猜测，考虑到一项新技能从实验室研发到量产再到大规模使用的进程，这些代替技能或许需求等候二三十年才干开展老练。他还表明，即便是相对老练的钠电池，因为钠离子半径和体积相对较大，因而在能量密度提升上受到限制，或许更适合储能电池、二轮电动车等对能量密度要求不高的范畴。宁德年代泄漏，现已开宣布了钠电池和锂电池共用的系统，互相能够“扬长避短”。

锂电池还能够再“挖潜”

假如锂电池在短时间内还难以被代替，那么它的未来又怎么呢？墨柯以为，本年以来锂电池相关原资料价格的飞涨存在人为炒作的成分，单就锂资源的储备量而言，尽管远不如钠镁锌，但在未来三五十年内是肯定够用的。

一起锂电池的潜力还远没有被发掘洁净。墨柯表明，锂电池理论能量密度最高可到达700Wh/kg，现在高镍811电池（即电池正极资猜中镍占比80%、钴占比10%、锰占比10%）的能量密度能到达260-270Wh/kg，而日韩头部电池企业在2021年都推出镍含量在90%以上超高镍电池产品，再加上负极选用硅碳资料，有望将能量密度进步到400Wh/kg，适当于锂电池的储电才能提升了50%。此外，多国还在研讨将锂电池的液态电解液替换为固体电解质，能够一起进步其能量密度和安全性。