鎂電池替代鋰電池前景幾何?

2021-01-15 中國無機鹽工業協會

近日，據某外媒報導，豐田汽車北美研究院研發的鎂電池取得了突破性進展，有望成為鋰電池的替代品。


　　這一消息著實令人振奮。眾所周知，動力電池堪稱電動新能源汽車的「心臟」，關於動力電池的技術路線之爭，一直是新能源汽車領域的熱點話題。如果鎂電池能夠替代技術已相對成熟的鋰電池，那對動力電池乃至新能源汽車行業而言都將是重大利好。


豐田力推鎂電池發展


　　據報導，豐田此次之所以宣稱在鎂電池上實現了突破，是因為科學家發現了一種新型電解質，該電解質的基本成分是能和金屬鎂兼容的簡易型單碳硼烷鎂鹽，可以與鎂元素陽極進行反應。豐田首席科學家及化學工程師Rana Mohtadi表示，他們在鎂電池中成功利用了儲氫原料，此項進展令他們十分激動。


　　據了解，豐田早在2005年就開始了鎂電池的研究。豐田美國工程師Jeffrey Makarewicz曾公開表示，鋰離子電池理想狀況下蓄能水平為2000千瓦時，對於插電式電動車及混合動力車而言，性能還不夠理想。而鎂離子電池或其他材料電池或將有可能成為鋰電池的替代品。


　　復旦大學教授吳宇平告訴筆者，鎂電池的最大優點是採用鎂作為負極，在反覆充放電過程中不會產生枝晶，因此，循環性能非常優良。而金屬鋰不僅在充放電過程中會產生枝晶，而且循環壽命低，會導致嚴重的安全問題。20世紀90年代，加拿大MoLi公司就由於鋰枝晶造成的電池起火燃燒而被迫召回大量電池，最終倒閉。


　　除了循環性能優良，鎂電池還具有成本低、儲能高、無毒害等優勢。此外，按照豐田的公開說法，如果採用氫離子附著鎂離子的MgH2材料，則放電量可以翻倍。因此，豐田一直視鎂元素為更安全、更高效的電池原料。豐田相關負責人表示，電動汽車使用鎂電池後，不僅能夠提高續航裡程，對於整車的加速性能也會有很大的提升。


前景廣闊但商業化不易


　　重慶大學化工學院教授陳國昌曾發表論文指出，鎂電池的開發較早，但商業化的鎂電池卻較少。鎂電池目前主要供軍事通信和氣象測候儀、海難救生設備和高空雷達儀等使用。他還指出，鎂電池研究的重點是解決鎂負極的自腐蝕和開發新型的鎂負極材料。


　　吳宇平也表示，非常看好鎂電池的發展前景，但他還強調，目前鎂電池還有在能量密度仍比鋰電池低、充放電速度還不快、電解質的穩定性還比較差、對水分的敏感性更高、正極材料容量不高等問題。他指出，鎂電池的實際應用仍需時日。


　　比克電池總經理助理蔣小娟則明確表示並不看好鎂電池，她認為，鎂電池只是實驗室裡的概念，被拿來炒作，其距離實際應用非常遠。她強調，鋰已經是最輕的金屬元素，使用鋰作為電池材料已歷經多年實踐證實。


　　對於鎂電池的商業化應用，豐田顯然也有清醒的認識。豐田表示，要想將鎂電池投入市場，至少還需要20年的研究。看來，鎂電池替代鋰電池的說法確實為時尚早。


我國企業不太積極


　　在鎂電池發展方面，日本一直予以積極推進。據報導，日本在2014年推進的一項空氣鎂電池的大容量化研究中，參與的機構包括古河電池、尼康、日產汽車、日本東北大學、宮崎縣日向市等產業界、學界、政府方面的11個單位。豐田更是多次明確表示會盡最大努力加快鎂電池研究。


　　在吳宇平看來，我國也非常適合發展鎂電池。他指出，上海交通大學在2012年前後開展了鎂電池方面的研究。南京工業大學與復旦大學聯合，在2015年發明了1種高電壓的鎂電池，其能量密度可以與鋰離子電池相媲美。此外，據媒體報導，中科院大連化學物理研究所也研製出「鎂空氣儲備電池」，可滿足一臺10瓦LED照明燈工作30天，或可為200部智慧型手機充滿電。


　　不過，國內企業對發展鎂電池表現並不積極。一位不願透露姓名的電池行業從業者告訴筆者，鎂電池目前還不具備應用到汽車領域的條件，不會成為動力電池行業的發展趨勢。一個事實或能說明我國企業對鎂電池發展的態度，2014年，雲海金屬、濮耐股份都曾被傳介入金屬鎂電池開發，結果兩家企業均公開回應說，並未開發鎂電池，因為鎂電池後期的發展前景尚不確定。


來源： 中國有色金屬報



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