又有「鋅」突破！鋅離子電池將成新風口？

1970年，科學家制成了首個鋰離子電池；1991年，索尼公司發佈首個商用鋰離子電池。此后，又經過數十年發展，鋰電池成功應用在新能源汽車上，成為市場上「一家獨大」的動力電池種類。

但是，隨着鋰資源儲量、電池安全性、環境友好等問題日益發酵，市場正在加速探索鋰電池的替代品。在鋰電池的基礎上，已經出現了鈉離子電池，此外還有釩鋶電池、鋁離子電池、鈦電池、氫能源等方案。

近期，鋅離子電池也出現了重大突破。

新型水系鋅離子電池正極材料問世

據科技日報消息，中國科學技術大學的國家同步輻射實驗室宋禮教授團隊，基於插層型鋅離子電池正極材料的同步輻射譜學表徵，提出了插層劑誘導軌道佔據的概念，開發出具有快速充電性能的銨根插層五氧化二釩鋅離子電池正極材料。相關成果日前發表於國際學術期刊《美國科學院院刊》上。

簡單來説，就是前述團隊研發出一種新型正極材料，進一步提升了水系鋅離子電池的性能。測試結果表明，在電流密度為200倍率時，銨根插層五氧化二釩正極材料的比容量仍維持在101.0毫安時每克，且充電時間僅需18秒。

通常情況下，正負電極分別處於平衡狀態，隨着電流密度加大，正負電極發生化學反應的速度跟不上電流速度，會造成電極極化，類似通常所説的電池被腐蝕了，這會導致電極材料的比容量下降，因此在同等電壓下，能量密度也將降低。而前述團隊研發的新型正極材料進行化學反應的速度極快，在200倍率電流下也能保持較高比容量，即進行超級快充時不會對電池本身能量密度造成過多影響。

鋅離子電池的三大優勢

目前，前述團隊的水系鋅離子電池尚無具體的性能數據，但綜合各類學術信息，水系鋅離子電池對比常規鋰電池，具備無毒、高容量、高安全性的特點，並且比鋰化學性質更穩定、原材料成本壓力更低。

特點1：循環次數長。

循環壽命更長是鋅離子電池最常被提及的特點之一，相比鋰電池當前最高8000-10000次的循環壽命，鋅離子電池循環次數已經有了重大突破。2022年，美國加州大學洛杉磯分校Richard B. Kaner和伊朗塔比阿特莫達勒斯大學Mir F. Mousavi等人報道了一種水系鋅基超級電池，在17000次循環后顯示出96.4%的放電效率，顯示出了鋅離子電池的超長壽命。此外，北京化工大學材料學院陳仕謀教授團隊也設計了一種水系鋅離子電池，在大電流和寬温度下表現出高性能，循環壽命可達80000次。

特點2：極致安全與環境友好。

目前鋰離子電池在各種可充電電池中顯示出極高的能量密度、循環穩定性和能量效率，然而，鋰離子電池的致命缺陷之一是安全問題，不能彎曲、不耐高温、容易起火等安全隱憂一直沒有解決。相比之下，鋅電池最大的優勢就在於極致安全。

水系鋅離子電池的正負極材料主要是金屬氧化物，相對穩定，整個體系電池也相當於是泡在水里面的，幾乎不存在任何的起火爆炸的風險。穩定、安全，給鋅電池帶來了更多的尺寸變化與應用場景，從鈕釦電池、消費電子產品、電動汽車、大型儲能站，都可以使用鋅離子電池。同時，相比鋰電池會造成的鎳、鈷、氟污染，有機物、粉塵、酸鹼污染，鋅離子電池毒性更低，對生態環境污染更小，屬於理想的環境友好電池。

特點3：成本低廉。

目前，電池級碳酸鋰價格已經跌至20萬元/噸，但相比鋅電池，成本依然太高。鋅是自然界分佈較廣的金屬元素，據中商情報網消息，全球鋅資源總儲量達2.5億噸，遠高於全球鋰資源儲量的8600萬噸。

豐富的儲量帶來的是更低的成本，據長江有色消息，近期現貨鋅價在22000元/噸上下，僅為碳酸鋰價格的十分之一。99.7優極品氧化鋅報價也僅在20000元/噸左右。在回收方面，相關金屬行業內也已經形成完整產業鏈。一次性乾電池甚至不需要回收，可以直接作為固體廢棄物處理，技術難度較小。

鋅電池前景廣闊，但商業化落地仍困難

由於水系鋅離子電池具有成本低廉、製造簡單、穩定安全、環境友好等優勢，消費電池、動力電池、儲能電池等領域中均可應用。

大鋅能源CEO唐子傑認為，短期來看，水系鋅電池會在兩三年內迎來爆發期。長期來看，得益於新能源汽車的發展，鋰/鈉電池未來會佔到60%的市場。但在安全性考量要求較高的場景，一部分客户會使用各類水系電池，包括鋅離子電池、液流電池等。鋅電池憑藉水系電池中最高的能量密度、較低的價格依然會有競爭力。

不過，鋅離子電池應用的最主要方向，還是儲能。

目前而言，全球長時儲能市場前景廣闊。據光大證券研報，麥肯錫預計2025年全球長時儲能(8小時以上)累計裝機量將達到30-40GW，2040年將達到1.5-2.5TW(是目前全球儲能系統裝機量的8-15倍)。經歷二十多年發展的可充電鋅電池，降低成本的同時又提高了循環性，目前已能相對完美地匹配儲能市場需求。

目前，A股上市公司也對鋅電池有一定的佈局。其中，ST海投、中電興發參股公司已有鋅基電池產品，鋅業股份、西部礦業、羅平鋅電、馳宏鋅鍺、株冶集團等具備鋅金屬生產或冶煉能力。

不過，理想是豐滿的，現實究竟如何，還要等水系鋅離子電池真正實現商用才能見分曉。

目前，水系鋅離子電池的產業化仍處於起步階段，許多實驗室的研究成果在產業的規模化試製中並沒有得到很好的驗證，所以想要撼動鋰電池的地位幾乎不可能。而能量密度較低、電極結晶、電解液消耗等問題也是水系鋅離子電池商業化面對的難題。

當前來看，鋅電池市場的開拓仍然圍繞着極致安全特性地和低成本進行。

在國內，鋅電池行業玩家的進程還處於早期階段，大多在做小尺寸消費類電池，做示範性工程送樣或者小訂單，以期獲得市場認可。國外玩家包括ZINCFIVE、EOS energy、EnZinc等。一部分企業初期技術不完善，但在近年來訂單也有了爆發式增長。行業內的鋅玩家根本上比拼的仍然是技術，但有客户的認可鋅電池才能更快發展。