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無“鋰”也不會寸步難行 新技術(shù)挑戰(zhàn)電池難題
2021年12月08日 09:59:55
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：8954
上世紀90年代，日本索尼公司開創(chuàng)了鋰電池商業(yè)化生產(chǎn)的先河。而在接下來的30余年里，鋰電池憑借能量密度高、工作電壓大、循環(huán)壽命長、充電速度快、放電功率高、自放電率小、記憶效應(yīng)小和綠色環(huán)保等優(yōu)勢在各個領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，幫助我們有“鋰”走遍天下。毋容置疑，鋰電池的出現(xiàn)給我們的生活帶來了巨大改變，但現(xiàn)在來看，這種改變似乎還不夠。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】上世紀90年代，日本索尼公司開創(chuàng)了鋰電池商業(yè)化生產(chǎn)的先河。而在接下來的30余年里，鋰電池憑借能量密度高、工作電壓大、循環(huán)壽命長、充電速度快、放電功率高、自放電率小、記憶效應(yīng)小和綠色環(huán)保等優(yōu)勢在各個領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著重要的作用，幫助我們有“鋰”走遍天下。毋容置疑，鋰電池的出現(xiàn)給我們的生活帶來了巨大改變，但現(xiàn)在來看，這種改變似乎還不夠。
鋰電池的誕生可以追溯到20世紀60年代，這遠早于其商業(yè)化的時間，并且其出現(xiàn)不但彌補了鎳氫電池、鉛酸電池在儲電量上的缺陷，更被視為是一種可靠的存儲太陽能和風(fēng)能的載體，被認為是打開無化石燃料時代的一把鑰匙。但是這把鑰匙可能并不是那么理想，一個缺陷限制了鋰電池的進一步發(fā)展——成本。
盡管，在如今這個電子產(chǎn)品普及的年代，鋰電池覆蓋率已經(jīng)非常高，但如果仔細觀察便會發(fā)現(xiàn)，鋰電池的普及度其實依舊限制在中小型電池領(lǐng)域，甚至在許多場合還無法替代鉛蓄電池的地位，這和鋰電池的材料在地球的儲備量有很大的關(guān)聯(lián)。
鋰電池的主要材料為鋰、鎳、鈷，而根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)顯示，鋰在地殼中的儲量為0.0065%，并且其中的礦藏并非都能用于生產(chǎn)使用，實際可開發(fā)儲量以目前的技術(shù)來說僅有8600萬噸。此外，鎳在地殼中含量為0.018%，鈷在地殼中含量為0.0023%。因此，說鋰電池原材料儲備稀缺也沒什么問題。以此同時，儲量稀少也直接導(dǎo)致了電池原材料價格的居高不下，這樣一來一去，鋰電池的生產(chǎn)成本也就高了。甚至，除開價格，我們還需要擔(dān)心未來出現(xiàn)無“鋰”可用的情況出現(xiàn)。
不過這個問題并沒有限制儲能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。事實上，面對鋰電池在儲量以及后續(xù)發(fā)展上面臨的巨大難題，科學(xué)家已經(jīng)有了新的發(fā)展方向，并且開始投入技術(shù)與精力。而其中受關(guān)注程度頗高的便是鎂、鋅、鈉等元素。不同于鋰、鎳、鈷等金屬元素，鎂、鋅、鈉在地球中的產(chǎn)量非常豐富，例如鈉在地殼中的儲量為2.74%，鎂在地殼中的含量更是高達13.9%。此外，鈉的獲取也非常簡單，并且從材料本身來說，也不會遇到材料提取的難題。
目前已經(jīng)有不少機構(gòu)在這類特殊電池的研究上收獲了一定的成果，像美國休斯頓大學(xué)科研團隊就正在攻克高能量鎂電池；日本東京都立大學(xué)同樣在挖掘并嘗試解決鎂電池的產(chǎn)能問題；日本東北大學(xué)團隊則在研究新型鋅離子電池溶劑的選擇以及解決其安全使用上的問題。值得一提的是，我國已經(jīng)發(fā)布了一款在能量密度和超快充特性上有所突破的鈉電池，并有望在2023年投入基本產(chǎn)業(yè)鏈。
這些新的電池思路很有可能保證我們在無“鋰”時也不會寸步難行，不過電池的發(fā)展并非在完全否決現(xiàn)有的成熟技術(shù)。事實上，無論是鎂電池、鋅電池還是鈉電池，發(fā)展都是一個漫長的過程，他們誕生之后也會有自己的優(yōu)缺點。而在技術(shù)發(fā)展過程中，鋰電池也會因為技術(shù)的提升而實現(xiàn)突破。或許未來點儲能產(chǎn)業(yè)，各種不同類型的電池將會共同作用，共筑美好明天。
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