...

Baterie cynkowo-jonowe skalowalną alternatywą dla magazynowania litowo-jonowego

10 lipca 2022
Baterie cynkowo-jonowe skalowalną alternatywą dla magazynowania litowo-jonowego

Akumulatory litowo-jonowe (Li-Ion) są obecnie najpopularniejszą opcją magazynowania energii elektrycznej, stanowiąc ponad 90% światowego rynku akumulatorów sieciowych. Jednak ogranicza się łańcuch dostaw dla technologii litowo-jonowych. Baterie cynkowo-jonowe (Zn-Ion) mogą oferować bezpieczniejszą i ostatecznie tańszą opcję magazynowania energii.

Baterie litowo-jonowe stały się ważnym narzędziem w walce ze zmianami klimatu. Stanowią one kluczową technologię umożliwiającą ciągłe ulepszanie pojazdów elektrycznych (EV) oraz instalacji do magazynowania energii odnawialnej. Surowce litowo-jonowe nie są jednak produkowane w ilościach wystarczających do zaspokojenia nadchodzącego popytu ze strony obu tych rynków. Szybkie porównanie prognoz dotyczących przyjęcia technologii (Li-Ion) z inwestycjami poczynionymi przez górnictwo pokazuje, że łańcuch dostaw litowo-jonowych wkrótce zostanie bardzo ograniczony. Ten niedobór stanie się jeszcze bardziej dotkliwy, gdy rządy na całym świecie uchwalą przepisy, które przyspieszają przejście na pojazdy elektryczne i odnawialne źródła energii.

Aby zaradzić temu niedoborowi, pilnie potrzebne są nowe technologie akumulatorowe. Potrzeba lekkich baterii oznacza, że litu raczej nie będzie można zastąpić w pojazdach elektrycznych. Pozycja litu w układzie okresowym niemal gwarantuje, że pozostanie on królem gęstości energii.

W ciągu ostatnich dziesięcioleci wiele firm próbowało zbudować nowe akumulatory do magazynowania energii. Do tej pory na skalę przemysłową żadnej z nich się nie udało. Nawet w przypadku technologii, które wyszły z laboratorium, szybko spadające koszty produkcji litowo-jonowej osłabiły ich konkurencyjną pozycję, zanim zdołały one zwiększyć skalę.

Bateria cynkowo-jonowa

Podobnie jak akumulator litowo-jonowy, akumulator cynkowo-jonowy działa z interkalacją (interkalacja polega na dodaniu jonów do materiału podłoża bez znaczącej zmiany jego struktury w sposób odwracalny). Jony cynku reagują na obu elektrodach i przemieszczają się między nimi przez elektrolit na bazie wody. Podczas rozładowania metaliczny cynk na anodzie jest rozpuszczany w elektrolicie w postaci jonów cynku. Jednocześnie jony cynku są absorbowane przez katodę z elektrolitu. Ten proces jest odwracany podczas ładowania.

Baterie cynkowo-jonowe spełniają warunki kompatybilności litowo-jonowej. Zastosowanie interkalacji oznacza, że jedyną funkcją elektrolitu jest przewodzenie jonów, dzięki czemu możliwe jest użycie jego niewielkiej ilości. Ponadto materiały aktywne stosowane w akumulatorach cynkowo-jonowych są bardzo gęste energetycznie, co pozwala na przechowywanie wystarczająco wysokiej energii nawet w cienkich elektrodach.

Procesy produkcyjne akumulatorów cynkowo-jonowych są znacznie bezpieczniejsze od Li-Ion. Gwałtowna reaktywność litu z wodą wymaga, aby wiele etapów produkcji odbywało się w ściśle kontrolowanym środowisku, co czyni proces bardziej kosztownym i bardziej skomplikowanym. Bateria cynkowo-jonowa na bazie wody nie ma tego ograniczenia.

Ponieważ produkcja cynkowo-jonowa rośnie i korzysta z ekonomii skali, akumulatory cynkowo-jonowe staną się tańszą alternatywą dla litowo-jonowych. W połączeniu z ich długą żywotnością, pozwoli to na oferowanie akumulatorów cynkowo-jonowych mających znacznie niższe koszty przechowywania energii niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych.

Źródło: Power, Salient Energy

Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika