锂电池外崛起一条新赛道，锌电池研发进展加速，储能前景广阔-pg电子竞技平台

2022-11-02 16:57:25  信息编号：k225819  浏览次数：115

碳达峰、碳中和目标驱动下，布局可再生能源和储能市场成为大势所趋。

近两年来，电池及储能领域不仅有vc/pe大额交易，还有一部分国企、产业资本纷纷加大在电池及储能赛道的布局。

在2021年中国电池及储能行业中，前十大交易全部与锂电池有关。

水系锌基电池具备无毒、高容量、高安全性的特点，并且比锂化学性质更稳定、原材料成本压力更低，在储能领域极有前景，因此在行业内获得广泛关注。

锌和锂，谁更优质？

水系锌电池，是电池赛道发展脉络的最新关注点，但锌电池并不是全新电池体系。

第一个真正意义上的电池——伏打电池，就是用锌、铜、盐制成，其本质就是锌电池。由于循环性较差，过去锌电池主要应用于消费市场。但随着锌电池的循环寿命提升，其在储能方面的前景也大幅提升。

相较于锂电池，锌电池有着相当的优越性。

成本方面，2022年，锌的均价在26，000左右一吨，氧化锌低至几千块一吨。原料成本的低廉带给锌电池带来了巨大的价格优势。

在回收方面，相关金属行业内也已经形成完整产业链。一次性干电池甚至不需要回收，可以直接作为固体废弃物处理，技术难度较小。

无论什么场景，电池的安全性都排在首位。

电池的材料主要是正极负极跟电解质。锂电池的负极石墨和电解质都具有易燃性，正极三元材料受热还会释放氧气助燃。同时在燃烧过程中，锂电池的有机电解质还会释放有毒气体，加重危害。国家应急管理局的数据显示，2022年第一季度两轮电动汽车起火的事故每天约有400起。如果用于储能场景，几千甚至几万度的电池烧毁，将带来上千万的巨大损失。

锌电池最大的优势，在于极致安全。不同于锂电池内部的有机易燃电解质，锌电池电解质是水和无机盐。同时正负极材料主要是金属氧化物，相对稳定。整个体系相当于是泡在水里面的，几乎不存在任何的起火爆炸的风险。另外，在制备、加工、回收各环节，锌电池也更加环保。

那么，锌电池能否可以完全代替锂电池？

答案是不确定的。

不得不承认，锌电池的能量密度低于锂电池。锂电池的能量密度优势无可替代，在新能源汽车市场几乎不可撼动。但安全性、成本是锌电池的客观优势。锌电池创业，更重要的是找准定位。

目前，锌电池市场的开拓仍然围绕着极致安全特性地和低成本进行。

在国内，锌电池行业玩家的进程还处于早期阶段，大多在做小尺寸消费类电池，做示范性工程送样或者小订单，以期获得市场认可。

国外玩家包括zincfive、eos energy、enzinc等。一部分企业初期技术不完善，但在近年来订单也有了爆发式增长。行业内的锌玩家根本上比拼的仍然是技术，但有客户的认可锌电池才能更快发展。锌电池仍然是新技术，只有具备强驱动力，锌电池的应用才能落地。

一些在安全性上吃过亏的客户，更明白安全性的重要，也就更愿意尝试锌电池技术。从最早的铅酸电池到现在，没有一个电池体系是完美的，也没有谁能占据全部市场。

因此，锌电池打开市场全面落地的契机，就是抓住优势，主打两轮电动车、油田矿井、家庭储能、工商业的不间断电源等对安全性要求比较高的一些场景。

两轮电动车电池市场规模500亿左右，并且两轮电动车对能量密度的要求相对不高，能量密度最优秀的这一批锂电池会去跑新能源汽车赛道，而不会过度关注两轮电动车。

锌电池研发新进展 性能提高降成本低

施普林格·自然旗下专业学术期刊《自然-可持续性》最新发表一篇材料科学研究论文，中国科研团队提出的一种新的电池设计，能提高水系锌离子电池的性能，降低其制造成本。

这项研究结果显示出开发兼具安全性、高性能和可持续性的实用锌离子电池的可行性，并凸显出该种电池取代便携式电子产品和电动汽车中使用的传统锂离子电池的潜力。

该论文介绍，近来，学界越来越多目光聚焦在将水系锌离子电池作为一个更可持续的选择，取代便携式电子产品和电动汽车中使用的锂离子电池，这是因为锌比锂更安全，性价比更高，环境兼容性也更好。不过，在锌离子电池中使用水系电解液仍存在挑战——电解液是电池中能让离子导电的液体，还包括锌沉积不均匀、产生氢气和电极腐蚀的风险，这些风险都会导致电池性能快速退化。

针对挑战和风险，论文共同通讯作者、中国天津大学杨全红教授团队和合作者设计出一种由水合锌盐构成的新的电解液，其内部的少量水在克服与水系锌离子电池相关的安全性和技术性问题上起到关键作用，同时不易燃。他们还详细阐述说，这种电解液在设计上相较于锌离子电池常用电解液的成本竞争优势，而且，研究演示的电池不仅在室温下性能出色，在零下30摄氏度至40摄氏度的温度范围下性能同样出色。

在《自然-可持续性》同期发表的一篇“新闻与观点”文章中，西班牙卡塔赫纳理工大学学者指出，虽然性能有待进一步优化，但最新的这项可持续锌电池新设计研究，是“利用一种廉价、环保的电解液解决了锌电池的几大关键问题”，认为“将来有望在这一贡献的基础上制造并使用可靠、可负担的电池，推动人类社会向可持续未来的转型”。

储能前景广阔

总部位于加拿大的salient energy公司开发了一种锌离子电池，可用于住宅应用中的固定式能源储存。

该公司的一位发言人表示：“这些电池目前在我们位于加拿大新斯科舍省达特茅斯的工厂生产，每月可生产100个电池。目前，我们正在将同一工厂的生产提升到试验规模，以支持住宅领域的试验项目。我们还在开发我们的第一个千兆工厂的设计，将位于美国或加拿大。”

据该制造商称，其锌离子电池的作用与现有的锂离子存储系统相同。该发言人解释道：“一般来说，锌离子储能系统的功能与锂离子相同，两者之间的重要区别在于成本、安全和供应链的丰富性，而不是性能。此外，它的水基化学成分消除了火灾的风险，使其成为现有储能系统的安全替代品。”

该电池尺寸为26厘米x24厘米x1.2厘米，重量为1.3公斤。其额定容量为60ah，额定电压为1.3v。体积能量密度为100wh/l，重量能量密度为60wh/kg。

由于在控制限制阳极可逆充电和导致阴极破裂的副反应方面存在挑战，锌离子已经落后于其他存储技术。然而，锌离子仍有潜力利用廉价、丰富的材料实现良好的储能性能。

锌电池距离商业化还有多远？

国内碳达峰、碳中和的战略之下，储能是个万亿级别的市场，其1%的市场也足够支撑一家公司。

锌电池在储能市场的良好发展主要来源于技术成熟和市场驱动。

从三元锂电池到磷酸铁锂，储能事故频发使得市场开始高度重视安全性。

经历二十多年发展的可充电锌电池，降低成本的同时又提高了循环性，目前已能相对完美地匹配储能市场需求。

通过产品的迭代，只要能在能量密度和循环寿命方面有更高的提升，即可在储能行业应对锂电池的正面冲击。

短期来看，水系锌电池会在两三年内迎来爆发期。

随着技术逐步完善、市场逐渐认可，中国锌电池也可能像美国玩家一样，迎来订单爆发增长。

长期来看，得益于新能源汽车的发展，锂/钠电池未来会占到60%的市场。

但在安全性考量要求较高的场景，一部分客户可能会使用各类水系电池，包括锌电池，液流电池等。

没有完美的电池体系，锌电池凭借水系电池中最高的能量密度，较低的价格依然会有竞争力。

同时如果牺牲掉一些能量密度（浅充浅放），我们也可以实现类似液流电池的循环寿命。