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Nature子刊重磅:鋅電池,未必就比鋰電強(qiáng)!

Nature子刊重磅:鋅電池,未必就比鋰電強(qiáng)!
第一作者:Alessandro Innocenti
通訊作者:Stefano Passerini
通訊單位:德國(guó)亥姆霍茲研究所
論文速覽
在關(guān)于鋅基電池的文獻(xiàn)中,經(jīng)常強(qiáng)調(diào)鋅比鋰具有明顯的優(yōu)勢(shì),因?yàn)殇\的儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉且易于獲取。
本文對(duì)鋅基電池文獻(xiàn)中常見的一些論斷進(jìn)行了評(píng)估,特別是關(guān)于鋅的豐富性和與鋰以及鋰離子電池(LIBs)相比的成本效益。
從原材料角度來看,文章強(qiáng)調(diào)了鋅的供應(yīng)鏈韌性和成熟的回收產(chǎn)業(yè)。然而,文章也指出,與鋰相比,為了儲(chǔ)存相同數(shù)量的電荷,需要的鋅的重量要大得多,這可能會(huì)使鋅在電池中廣泛應(yīng)用的情況下推高鋅的價(jià)格。
此外,文章還強(qiáng)調(diào)了目前有利于水系鋅可充電池的顯著材料成本差異。盡管在理想條件下,鋅電池可能具有成本競(jìng)爭(zhēng)力,但需要注意的是,目前還沒有與本文中用于比較的兩種非常成熟的LIB化學(xué)體系具有相同性能的Zn-MnO2水系電池,特別是在鋅負(fù)極的利用和水性電解液的穩(wěn)定性方面。
圖文導(dǎo)讀
Nature子刊重磅:鋅電池,未必就比鋰電強(qiáng)!
圖1:鋅和鋰在地殼和水中的濃度,以及過去5年中高純度鋅金屬和電池級(jí)鋰金屬(從碳酸鋰價(jià)格推算)的價(jià)格趨勢(shì)。還包括了根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)的數(shù)據(jù),鋅和鋰的生產(chǎn)、儲(chǔ)備和資源情況,以及回收提供的金屬量(截至2022年底)和主要的鋅和鋰生產(chǎn)區(qū)域。
Nature子刊重磅:鋅電池,未必就比鋰電強(qiáng)!
圖2:a部分圖解了可充鋅電池和鋰離子電池的結(jié)構(gòu);b部分比較了兩種電池系統(tǒng)(左側(cè)為鋅,右側(cè)為鋰離子)的電池組件成本;c部分對(duì)于家庭能量存儲(chǔ)小型電池組的鋅基電池和兩種不同的商業(yè)鋰離子電池的成本和能量密度分析結(jié)果。
總結(jié)展望
文章在評(píng)論中評(píng)估了關(guān)于可充鋅電池的常見觀點(diǎn),回顧了關(guān)于鋅的豐富性和成本效益相對(duì)于鋰和LIBs的普遍說法。從原材料的角度來看,文章強(qiáng)調(diào)了鋅的供應(yīng)鏈韌性和成熟的回收產(chǎn)業(yè)。盡管如此,文章也強(qiáng)調(diào)了為了儲(chǔ)存相同數(shù)量的電荷,需要的鋅的重量要大得多,這可能會(huì)使鋅在電池中廣泛應(yīng)用的情況下推高鋅的價(jià)格。
文章還指出了顯著的材料成本差異,這些差異目前有利于水系鋅充電電池。盡管在理想條件下,鋅電池可能具有成本競(jìng)爭(zhēng)力,但目前還沒有Zn-MnO2水系電池與本文中用于比較的兩種非常成熟的LIB化學(xué)體系具有相同的性能,尤其是在鋅負(fù)極的利用和水系電解液的穩(wěn)定性方面。文章建議對(duì)當(dāng)前研究中調(diào)查的其他鋅基系統(tǒng),如可充堿性電池或鋅-鹵素電池,進(jìn)行類似的評(píng)估。
文獻(xiàn)信息
標(biāo)題:A critical discussion of the current availability of lithium and zinc for use in batteries
期刊:nature communications
DOI:10.1038/s41467-024-48368-0

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