對抗中國鋰電霸權 日研發鋅電池價格僅鋰電池一半

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全球許多業者與研究機構都在開發不同材料的動力電池來取代原料稀缺的鋰電池,價格低得多的鋅電池在日本已開始進行產品驗證與試生產。(圖/汽車之家)

在全球對動力電池強大需求下,面對中國鋰電池的龐大優勢,各個技術大國都在努力尋求鋰電池的替代品。除了鈉電池之外,儲量豐富、分佈均勻的鋅已成爲新一代電池的候選材料,與使用稀缺金屬的鋰電池,成本可降低一半。投入研發多年的日本夏普和FDK,將開始推進鋅充電電池的驗證實驗和試生產。

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《日經中文網》報導說,夏普正在推進開發名爲「鋅空氣電池」的新型電池,爭取在2025年度啓動驗證試驗,其單位體積的能量密度與目前主流的鋰電池處於相同水平,預計使用年限可達到鋰電池近2倍,亦即約20年左右。

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報導指出,長期以來,鋅被用於一次性鹼性乾電池的負極,但幾乎無法用於可反覆充放電的充電電池,主要因爲在反覆充放電過程中會在電極析出針狀結晶,引起電池短路。而夏普所開發的鋅空氣電池的特點是將充電單元和放電單元分離,防止針狀結晶造成短路,未來可以在存儲光伏、風力等可再生能源的固定型蓄電池領域實現實用化。

《日經中文網》指出,早在20世紀後半葉已有很多電子企業曾嘗試在充電電池上採用鋅,但以當時的技術水準,都因難度太高而放棄。但近年來,由於鋰電的資源稀缺,再次點燃開發新電池材料競爭。

目前主流的鋰電池使用鋰、鈷、鎳等稀有金屬做爲陽極材料,由於鋰資源量少,而且主要集中在少數國家。加上電動汽車的普及導致供求緊張,價格波動非常明顯。

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報導表示,鋅儲量和產量都很高,冶煉也很容易,可以降低動力電池原材料的採購成本。夏普公司負責人表示,如果鋅空氣電池實現商用化,與鋰電池相比價格可望更爲便宜。

除了夏普,日本的FDK也在推進開發正極使用氫氧化鎳、負極使用鋅的「鎳鋅電池」。2023年11月宣佈提高了耐久性,充放電1000次仍能維持約60%的容量,目前繼續供應樣品與啓動試生產。

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有些研究室甚至研發更低成本的鋅電池技術,京都大學的安部武志教授開發一種用錳爲陽極的鋅電池,計劃在2030年代中期實現動力電池實用化,雖然目前能量密度僅鋰電池的1/3,但技術發展前景看好,價格目標可望達到目前鋰電池價格的一半以下。

鋅空氣電池是以活性炭吸附空氣中的氧氣作爲正極,以金屬鋅作爲負極,以氯化銨或苛性堿溶液爲電解質的一種電池。和鋰電池相比,鋅空氣電池儲存能量要大一倍,價格更便宜,安全又環保。中國工信部已於2014年批准《電動汽車用鋅空氣電池行業標準》,大陸業者正在積極開發中。

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