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鋰電池何時被超越？

來源：36氪 ? 2021-11-19 13:28:56

有很多人喜歡可以儲存很多電的鋰電池。但能毫不猶豫選擇鋰電池的或許只有現(xiàn)在。因為歐洲的研究機構等正以2030年以后為目標，加快開發(fā)“鎂電池”、“鋅電池”。1990年代登場的鋰電池會丟掉主角的地位嗎？

試制出的鎂電池（圖片由東京都立大學提供）

“為了實現(xiàn)高容量、環(huán)保性好的鎂電池，將開發(fā)破壞性的科學技術”，英國劍橋大學、丹麥及以色列的知名工科大學以及德國、西班牙的研究機構開發(fā)出了“E-Magic”技術組合。將接受歐盟（EU）提供的資金，開發(fā)每升的能量密度超過1000瓦時、是鋰電池2倍的鎂電池。

鋰電池在1991年由索尼實現(xiàn)實用化，能夠比之前的鎳氫電池、鉛電池存儲更多電。鋰電池已在純電動汽車、個人電腦、智能手機上普及，2019年獲得了諾貝爾獎，如今是蓄電池的主角。

但鋰電池有很大的缺點，那就是成本高。如果僅僅用于智能手機還好，但今后要想用于儲存可再生能源這種大規(guī)模電力，就需要大型電池?！?/p>

日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省的資料顯示，利用鋰電池把蓄電系統(tǒng)的成本降到跟水力發(fā)電相當?shù)拿壳邥r2.3萬日元可以說是白日做夢。

要想普及可再生能源蓄電系統(tǒng)，需要低成本生產(chǎn)占系統(tǒng)價格一半的電池。鋰電池儲存電的容量將接近極限。作為材料的鋰和鈷的產(chǎn)地分布不均。鋰的世界儲量為1600萬噸，鈷大約為700萬噸，但不能全部用于生產(chǎn)鋰電池。

因此，歐洲企業(yè)的E-Magic瞄準的是比鋰容易降低成本的鎂。在電池負極使用鎂金屬。

電池內(nèi)部運動的每個鎂離子能運輸2個電子。這被稱為多價電池，特征是負責充放電的電子數(shù)量多，與只能搬運1個電子的鋰離子相比，可以使電池容量達到2倍以上。據(jù)悉已經(jīng)反復充放電500多次。

研究人員今后將致力于改進搬運離子的電解液及開發(fā)電極材料等。雖然現(xiàn)在鎂電池的性能比不上鋰電池，但其具有未來的潛力。

在美國，豐田北美尖端研究所和美國休斯頓大學也開發(fā)出了新型鎂電池。電極的正極采用了有機化合物，電解質(zhì)采用了硼塊。

目前充放電只有200多次，但研究團隊充滿期待稱“已經(jīng)找到了開發(fā)出高穩(wěn)定性、高性能電池的方向”。

鋅電池的研發(fā)現(xiàn)場（圖片由日本東北大學提供）

在日本，東京都立大學的金村圣志教授開發(fā)出了正極采用錳氧化物、負極采用鎂金屬的電池。

跟鎂一樣受關注的是鋅。日本東北大學的小林弘明助教和本間格教授開發(fā)的新型鋅電池用水溶液取代有機溶劑作為電解液。還降低了火災事故的風險。未來通過把技術轉移給電池廠商，將用于儲蓄可再生能源電力。

鋰電池之后的電池面臨的課題是壓縮成本和提高耐用性。不僅要在電極等的形狀上下功夫，還要從制造這些零部件的元素中尋找候補。

如果對元素周期表左上角的鋰失去信心，接下來該怎么辦呢？立刻使用右下角的鎂？使用離得很遠的鋅和鋁？或許是利用意想不到的元素制造出劃時代的電池？圍繞元素的智慧比拼已經(jīng)開始。

美國也在研究多價電池，但目前日本企業(yè)領先。鋰電池由日本企業(yè)打開市場，現(xiàn)在由中韓企業(yè)占有很多市場份額。多價電池的研究競爭也是爭奪主導權的信號。

本文來自微信公眾號 “日經(jīng)中文網(wǎng)”（ID：rijingzhongwenwang），作者：草鹽拓郎，36氪經(jīng)授權發(fā)布。

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