此锌非彼锌,替代技术剑指特斯拉
Salient Energy首席技术官Brian Adams介绍说,其专利技术是利用锌离子电池化学开发的,其中包括锌阳极,pH中性硫酸锌电解质和基于锰氧化物的阴极。水基电解液意味着电池不会着火,而锌和锰这两种原材料的稀缺程度远低于锂、钴和镍,而锂、钴和镍都是标准锂电池所需要的。
利用这一技术的模块化电池提供了与锂电池非常相似的性能,而一旦技术规模扩大,最终将可降低30-50%的存储成本(LCOS)。因为与标准锂电池提供的10年寿命相比,它们的寿命将更长——15至20年。
Brown说:“如果你看看特斯拉(去年9月)的电池日,马斯克说,大部分成本收益都来自制造业和规模经济,但特斯拉发现,材料成本是最大的组成部分,这方面成本并没有降低。因此,拥有一款材料成本低得多的电池,对于下一波的成本降低是令人兴奋的。”
Brown承认,锌基电池已经存在了几十年,但他说,该公司的锌离子技术是第一个与锂电池工作原理相同的技术——充电和放电时间为4小时,电池组大小相同。他说:“它的运作方式非常相似,重要的是,它的构建方式是一样的。这就产生了一种和锂电池一样容易制造的电池,但它使用的材料基本上是廉价、安全和丰富的。从系统集成商的角度来看,当我们把它封装在一个设备中时,它基本上与锂电池没有区别。它比较重,但对于我们所追求的市场来说,它占据了同样的空间,所以感觉是一样的。”
到目前为止,Salient的锌离子电池是唯一一种可以采用锂离子电池的制造工艺的非锂技术,为可再生能量储存提供一个有吸引力的解决方案,特别是它的兼容性以及其他优势。它和锂电池一样是通过插层来实现功能的。锌离子通过水基电解液在两个电极之间移动发生反应。在放电过程中,阳极上的锌金属以锌离子的形式溶解在电解液中。同时,锌离子被电解质吸收到阴极中。这个过程在充电过程中是相反的。
据介绍,Salient的锌离子电池拥有几个竞争优势:
锌离子电池符合锂离子电池兼容性的条件。插层的使用意味着电解液的唯一功能是作为离子的导管,得以使用少量的离子。此外,锌离子电池中使用的活性材料具有非常高的能量密度,即使在薄电极中也能储存足够高的能量。
图:独特的插层化学为锌电池树立了新标准
锌离子电池还可以改善锂电池的制造工艺。锂与水的强烈反应性要求其许多生产步骤必须在高度受控的大气中进行,这使得锂的生产过程更加昂贵和复杂。作为一种水基电池,锌离子电池没有这个限制。
锌离子电池不需要形成循环。这意味着他们可以更快地从生产线转移到客户手中。这种利用锂离子电池的制造能力意味着锌离子电池的生产可以迅速而廉价地扩大规模。
全新的锌电池解决了之前锌电池面临的三个关键问题:可充电性、能量密度和功率能力。虽然其他锌电池在其中一个或两个参数上表现出色,但Salient锌离子电池是唯一一种能够同时提供这三个参数的技术。
不是为了赚钱
到目前为止,Salient Energy的资金来源于高净值人士、加拿大政府和石油巨头壳牌公司的游戏规则改变者(GameChanger)计划。这家总部位于新斯科舍省的公司已经有了建设试点工厂的资金,并且正在考虑在不久的将来开始一轮融资。
不过,要想压低锂电池的价格,Salient必须扩大技术规模,建立自己的巨型工厂,以实现所需的规模经济,Brown希望在本世纪后半叶实现这一目标。
该公司今年将在新斯科舍省哈利法克斯开始建设一个试点制造工厂,于2022年投入运营。然后,它计划吸引足够的资本,在2024年底前建造“几百兆瓦时的工厂”。
Brown说,他预计规模相对较小的第一家工厂生产的电池会比锂电池贵50-100%,但在“注重安全的利基市场,我们可以收取额外费用”。
“一旦我们的这些模块在现场运行,并证明我们能够制造出这样的模块,我们就可以获得10多亿美元的资金来建造一座巨型工厂,那么我们将开始在成本上击败锂电池,”他补充道。他希望最终在每个大洲都有一家大型工厂开业。
他也表示,如果出现不同机会,公司将考虑其他商业计划。比如“如果我们有一个好的电池制造合作伙伴,它希望能获得许可,并能加快我们技术的采用,我们会这么做。”
Brown说,他的工作重点是应对气候变化,而不是赚钱,如果能够让锌离子电池更快进入市场,他甚至会考虑出售公司。“比如松下真的很擅长制造电池。他们可能会缩短我们几年的推广时间,让我们更快地开发产品。(如果松下愿意购买)当然我们会同意。我们需要的是技术。我们不必登上《财富》杂志的封面,”他表示。
干掉标准锂电池,却干不掉锂电设备
虽然相对较新,但锌离子电池已被证明可提供实质性的供应链改善和安全保障。将这些优势与可扩展的制造工艺相结合,将确保锌离子电池在清洁技术的未来发挥重要作用。随着未来产量的增加和规模经济优势,锌离子电池将成为锂电池的低成本替代品。再加上使用寿命长,这将使锌离子电池的存储成本远低于目前锂电池的存储成本。
虽然锌离子电池有望成为固定式储能的默认选择,但对于中国为主的锂电行业来说,并非都是坏消息。如Brown所说,锌离子技术优势还包括“我们可以从中国廉价买到所有的设备。那么我们的材料成本大约是(锂离子电池)的一半,因此我们的成本潜力比锂电池更好。”可以看到,任何锂电池的替代品都需要采用标准的制造工艺,才能实现快速、低成本的规模扩张。
与此同时,中国的企业在把锂电池销售到世界各地之时,还需要未雨绸缪,探索用更少的锂及其他稀有金属来生产更高效的电池,才能与后来虎视眈眈的技术抗衡,让自己不落下风。
消灭锂离子是不是只是一个时间问题?行业必须考虑!
