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                湖南省長沙市中南大學資源循環研究院

              鎂電池正在慢慢沖擊“后鋰電池”時代

              來源:  發布時間:2022年11月12日 作者:

              電池是如今生活中常見的儲能設備,大多數電池都具備操作簡單性能穩定的優點,尤其是錳鋅電池、鉛蓄電池以及鋰電池,它們已經滲透到我們生活中的每個角落,在各個領域發揮著重要作用。其中“鋰電池”更被稱之為“新時代的‘白色石油’”,在眾多技術的加持下,開創了一個“鋰走遍天下”的時代。

              客觀來講,鋰電池能夠得到如今的發展,與環境背景下,碳基能源開始加速退出歷史舞臺有一定的關聯。自從碳排放與重大環境問題(全球變暖)聯系在一起之后,如何減少人類活動產生的碳排放成為一個迫切需要解決的問題。在這個環境下,電能的有效應用便成為突破口。而與其他電池相比,鋰電池又具有高能量比、長壽命、高額定電壓、高穩定性(具備高功率承受力的同時自放電率有很低)、溫度適應性前等優勢,自然會脫穎而出。

               

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              但是鋰電池時代的推進卻也不斷地暴露了這種電池的致命缺陷——資源短缺、成本高。盡管全球已經探明的鋰資源儲量約有3978萬噸,但具備商業開采價值的鋰儲備量僅僅只有1351.9萬噸。此外,考慮到鋰電池的生產工藝以及回收率,實際上可以用于生產鋰電池的重要原材料——碳酸鋰的資源儲備其實相對短缺。并且由于短期內鋰電池需求的不斷增加,碳酸鋰現貨現貨價格也開始不斷走高。像最近,國內國內電池級碳酸鋰每噸現貨平均價格就飆升到61萬元以上。誠然,考慮到后續工藝發展已經業界在電池回收項目上的持續推進,鋰電池的資源利用率可能會上升,成本問題也可能因此得到有效解決。但現階段來說,成本的增加正在刺激“后鋰電池”時代的到來。尋找鋰電池的替代品,或者說發展新的輕型高效能源電池成為了業內心照不宣的一個方向。

               

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              其中,鎂離子電池成為“眾望所歸”。與鋰相比,鎂基儲能材料有效資源儲備豐富,并且成本更低,安全性也更高,更利于生產環保且高能量密度的電池。但是,由于鎂離子具有高電荷密度、強極化效應以及較為緩慢的擴散動力,因此正極材料的選擇成為鎂離子電池誕生的關鍵性挑戰。而就在最近,這個挑戰似乎得到了攻克。某研究團隊經過常年的研究,成功研發出了比容量高達到1200毫安時/克(mAh/g)的高容量復合硫材料,比容量能夠達到250mAh/g的高倍率多孔硫化銅納米球,以及能夠實現3伏(V)電壓,循環壽命達1萬次的長壽命高電壓錳基普魯士藍材料。這些材料均具備擔當鎂離子電池正極重任的實力。

               

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              此外,團隊在電池的負極以及電解液上也收獲了可觀的成果。借助這些正極、負極以及電解液的成果,團隊成功開發出安時級鎂軟包電池。更重要的一點是,這些成果能夠作為鎂電池開發的基礎,幫助鎂電池從實驗室成果轉向商品化發展。實際上這也并非“未來式”,因為團隊已經開始和企業進行鎂電池相關產品的合作了。預計在不久之后,我們就可以在電瓶車、路燈、旅游車等設備上,看到這類電池的身影。

              不過鎂電池只是新型儲能科技中的一部分,實際上這個產業的發展還要復雜,而鋰電池作為一項成熟的技術也不可能輕易被淘汰。而新老技術發展創新的目的,終究還是堅定堅信一條經濟、環境、能源協調發展的可持續發展道路。

               

               

               

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