三十年來，鋰離子電池一直為我們的便攜式設(shè)備提供動力，不過其局限性變得越來越明顯偶凝，取代它們的競賽也在順利進(jìn)行烈掠。據(jù)《日經(jīng)亞洲評論》報道上绅，鎂離子技術(shù)和鋅離子技術(shù)或許是兩種選擇切锈，預(yù)計將在2030年之后替代鋰離子電池。

多國押注鎂電池

《日本經(jīng)濟(jì)新聞》網(wǎng)站20日以《鋰電池何時被超越履岂？》為題報道稱遏治，英國劍橋大學(xué)掘缭、丹麥及以色列的知名工科大學(xué)以及德國、西班牙的研究機(jī)構(gòu)組成的聯(lián)合研究團(tuán)隊“E-Magic”在歐盟的資金支持下乌迎，正以2030年為目標(biāo)泉扛，加快開發(fā)突破性的高容量、環(huán)保性更好的鎂電池和鋅電池区转。

報道稱苔巨，鋰電池最早在20世紀(jì)90年代開始由日本索尼公司實(shí)現(xiàn)商用化，它比之前的鎳氫電池废离、鉛酸電池能存儲更多電能侄泽，如今已經(jīng)在新能源汽車、個人電腦蜻韭、智能手機(jī)等產(chǎn)品上得到普及悼尾，相關(guān)研究還在2019年獲得諾貝爾化學(xué)獎。但鋰電池的最大缺點(diǎn)就是成本高肖方。報道舉例稱闺魏，如果將鋰電池作為大規(guī)模儲存太陽能或風(fēng)能等可再生能源的儲能電池，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的資料顯示俯画，想將其成本降到跟水力發(fā)電相當(dāng)?shù)拿壳邥r2.3萬日元的水平“是白日做夢”析桥。

因此“后鋰電池”時代的主要目標(biāo)是壓縮成本和提高耐用性。“E-Magic”瞄準(zhǔn)了成本更低的鎂電池艰垂。鎂離子可以攜帶2個正電荷泡仗，而鋰離子只能攜帶1個，因此理論上鎂電池的能量密度可以比鋰電池更大吭辛。目前實(shí)驗(yàn)室的鎂電池已經(jīng)能反復(fù)充放電超過500次裁愉。研究人員將致力于改進(jìn)電解液及開發(fā)新的電極材料。同時豐田的北美研究所和美國休斯敦大學(xué)也在開發(fā)新型鎂電池嘴净，它的電極正極材料采用有機(jī)化合物属缚，電解質(zhì)采用硼。雖然這種鎂電池目前只能充放電200次护狠，但研究團(tuán)隊稱“已經(jīng)找到了開發(fā)出高穩(wěn)定性塑满、高性能電池的方向”。

除了鎂電池外韩记，報道提到日本東北大學(xué)的小林弘明助教和本間格教授也在開發(fā)新型鋅電池，他們用水溶液取代有機(jī)溶劑作為電解液沦靖，降低了火災(zāi)事故的風(fēng)險喂交，由于其成本低，未來有望用于儲蓄可再生能源電力防偿。

替代技術(shù)尚不成熟

真鋰研究首席分析師墨柯21日接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示察夕，就當(dāng)前正在發(fā)展的鋰電池替代技術(shù)而言妖坡，除了日本媒體提到的鎂電池、鋅電池区匣，還有相對更成熟的鈉電池偷拔。事實(shí)上，鈉離子電池和鋰離子電池均起源于上世紀(jì)70年代亏钩，它們的工作原理也高度相似莲绰。只是受制于沒有合適的電極材料，鈉電池一直到2000年之后才取得突破姑丑。當(dāng)前技術(shù)最先進(jìn)的鈉電池是中國寧德時代今年7月發(fā)布的蛤签，具備全球最高的能量密度（160Wh/kg）和超快充特性（15分鐘可充電80%）。預(yù)計寧德時代下一代鈉電池能量密度可突破200Wh/kg栅哀；計劃于2023年形成基本產(chǎn)業(yè)鏈震肮。

墨柯認(rèn)為，從目前的發(fā)展情況來看留拾，無論是鎂電池戳晌、鋅電池還是鈉電池，其成熟度距離大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用還有相當(dāng)差距痴柔，甚至只是處于實(shí)驗(yàn)室階段沦偎，性能也有不少缺陷。他表示试填，外界對于這些鋰電池替代技術(shù)如此熱心坠狈，核心原因不在于它們的性能更好，而是資源更豐富三麦、原材料價格更便宜墙冻。

正如《日本經(jīng)濟(jì)新聞》提到的，鋰電池原材料——鋰屈宿、鎳奏尽、鈷的產(chǎn)地分布極度不均。相關(guān)資料顯示脸嗜，近80%鋰資源產(chǎn)量主要集中在美洲四湖以及澳洲六礦菠珍，中國需要的鋰資源80%以上都要靠進(jìn)口；鎳資源多數(shù)集中在印尼亭弥、澳大利亞阴香、巴西、俄羅斯粮剃、古巴和菲律賓等地區(qū)恳蹲，這六國的鎳儲量占比全球儲量近78%；全球已探明鈷資源由約51%分布在剛果（金）俩滥。相比之下嘉蕾，鈉贺奠、鎂、鋅的儲量要高得多错忱。例如鋰在地殼中的儲量為0.0065%儡率，全球儲量僅有8600萬噸，而鈉在地殼中的儲量為2.74%以清，僅中國柴達(dá)木盆地的鈉鹽儲量就達(dá)到3216億噸儿普。

但另一方面，鎂電池和鋅電池在技術(shù)和材料上仍有相當(dāng)多障礙有待克服玖媚，目前還沒有找到比較合適的電極材料箕肃，更談不上大規(guī)模應(yīng)用。墨柯預(yù)測今魔，考慮到一項新技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室研制到量產(chǎn)再到大規(guī)模應(yīng)用的過程勺像，這些替代技術(shù)可能需要等待二三十年才能發(fā)展成熟。他還表示错森，即便是相對成熟的鈉電池痛但，由于鈉離子半徑和體積相對較大，因此在能量密度提升上受到限制东种，可能更適合儲能電池乖靠、二輪電動車等對能量密度要求不高的領(lǐng)域。寧德時代透露撮译，已經(jīng)開發(fā)出了鈉電池和鋰電池共用的體系萤忘，彼此可以“取長補(bǔ)短”。

鋰電池還可以再“挖潛”

如果鋰電池在短時間內(nèi)還難以被取代龄羽，那么它的未來又如何呢悔邀？墨柯認(rèn)為，今年以來鋰電池相關(guān)原材料價格的飛漲存在人為炒作的成分砂姥，單就鋰資源的儲備量而言删舀，雖然遠(yuǎn)不如鈉鎂鋅，但在未來三五十年內(nèi)是絕對夠用的掠记。

同時鋰電池的潛力還遠(yuǎn)沒有被挖掘干凈梭狱。墨柯表示，鋰電池理論能量密度最高可達(dá)到700Wh/kg傍菇，目前高鎳811電池（即電池正極材料中鎳占比80%猾瘸、鈷占比10%、錳占比10%）的能量密度能達(dá)到260-270Wh/kg丢习，而日韓頭部電池企業(yè)在2021年都推出鎳含量在90%以上超高鎳電池產(chǎn)品须妻，再加上負(fù)極采用硅碳材料，有望將能量密度提高到400Wh/kg泛领，相當(dāng)于鋰電池的儲電能力提升了50%荒吏。此外，多國還在研究將鋰電池的液態(tài)電解液替換為固體電解質(zhì)渊鞋，可以同時提高其能量密度和安全性绰更。