极具潜力的锌基电池

电子爱好者网报道(文章 / 黄山明)锌基电池是一种以锌为核心材料的电池，主要包括锌。 - 各种类型的空气电池，锌液流电池，锌离子电池等。该电池的核心优点是安全性高，成本低，对环境友好。

由于锌基电池采用水系电解液，防止了传统锂电池的易燃易爆风险，在极端环境下仍能保持稳定。此外，锌资源储量丰富(地壳含量约为 0.02%)，原材料成本仅为锂电池。 30%-40%。与此同时，不含铅、镉等重金属，生产过程中碳排放量低u200c，符合未来碳中和方向。锌也是无毒的，可以回收利用，对环境影响不大。

然而，与传统铅酸电池相比，水系电池中的锌基电池能量密度有了很大的提高，在相同体积的货物重量下可以储存更多的能量。它还在短时间内提供更大的电流，可以快速响应，满足大功率设备的使用要求。温度范围也很宽，可以在寒冷或高温环境下稳定地为设备提供电力支持。

据 marketmonitor 报告显示，2024 2008年，全球锌离子电池市场规模 101.3 亿美元，估计 2024-2029 年会以 3.6% 复合增长率增长。

锌基电池面临的技术挑战和发展前景

虽然锌基电池与传统铅酸电池相比，目前的能量密度有了很大的提高，但基本上是 80-150Wh/kg，仅为锂电池 50% 上下。当然，现在已经有机构通过有机构了。 - 将能量密度提高到无机复合电解液 200Wh/kg u200c，达到与锂电池相当的水平，初显商业价值。

然而，锌基电池遇到的最大挑战是锌分支结晶。充电时，膜与电极界面发生负极金属锌沉积溶解反应。随着锌沉积层的加厚，体相溶液的活性成分很难及时蔓延到电极表面，浓差极化增大，锌活性成分容易扩散到电极表面的凸起处，导致金属锌沉积不均匀，形成分支结晶。树枝晶体的生长可能会刺穿隔膜，造成电池短路，降低电池的效率和容量，严重影响电池的循环稳定性和安全性。

目前有些方法主要是通过选择纳米结构、合金化或其他表面改性方法来改善电极材料，如抑制枝晶生长，提高电极的稳定性和循环寿命。或者提高电解液配方，开发新的电解液或添加特定添加剂，以减少析氢反应的发生，增强电解液对锌阳极的保护。

此外，虽然锌基电池(如锌气体、锌溴液流电池)的循环寿命有所提高，但与锂电池相比仍有差距，主要是因为锌枝晶的生长限制了循环寿命，大多数商品的循环次数低于 5000 第二。但是选择 3D 多孔锌负极抑制枝晶，可延长循环寿命 8000 次左右。

尤其是中国科学院上海硅酸盐研究所开发的水系锌电池，在长期寿命和高库伦效率方面取得了重要进展。

除了这些技术挑战，锌基电池还有很大的商业潜力，因为水系锌基电池在储能系统、微网、微电网等方面具有较高的安全性(不起火、不爆炸)和稳定的倍率性能 UPS(不间断电源)领域开始逐步取代铅酸电池和锂电池。

即使在新能源汽车领域，镍锌电池也成为锂电池的潜在竞争对手，具有成本低、能量密度高、环保的特点。此外，锌基电池的原材料成本较低，未来随着技术的成熟和规模效应，成本有望进一步降低。目前，锌基电池正处于从实验室R&D向工业化过渡的阶段，预计未来将增加R&D投资，促进其在储能领域的广泛应用。

总结

未来锌基电池将聚焦“性能优化” 情景适应“u200c双轨发展”。短期内，循环寿命和能量密度将通过材料改进和技术创新得到提高；从长远来看，锌基电池有望在储能、低速交通和消费电子领域形成差异化优势，成为多层次能源系统的重要组成部分。200cu200cu200cu200cu200cu200cu200cu200cu200cu200cu

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