中國儲能網(wǎng)訊：碳酸鋰價格持續(xù)高位震蕩。
11月17日，生意社數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)級碳酸鋰國內(nèi)混合均價為58.7萬元/噸，電池級碳酸鋰國內(nèi)混合均價為60.4萬元/噸，碳酸鋰整體保持穩(wěn)中偏強。生意社方面分析稱，目前鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的電池廠相關企業(yè)多處于供不應求的狀態(tài)。
鋰資源供應緊張和鋰價暴增也讓業(yè)內(nèi)開始思考其他動力電池路線，如鈉離子電池、鎂離子電池等。寧德時代董事長助理孟祥峰日前公開表示，通過鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化解決部分鋰資源供應緊張和鋰價暴增問題。光大證券分析稱鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化進程有望加速，增量空間未來可期。
與此同時，鎂離子電池也闖入業(yè)內(nèi)視野，資源儲量豐富且成本低的鎂離子電池能否代替鋰電池？
2022年兩會期間，中國工程院院士潘復生曾表示，鎂離子電池的儲能性優(yōu)于鋰電池。他認為在儲能領域，相對于鋰而言，鎂基儲能材料存在資源儲量豐富、成本低、安全性能高等優(yōu)勢，在新一代儲能材料方面極具潛力，同時還是環(huán)保且高能量密度的電池材料。一旦未來行業(yè)技術突破，將成為電池工業(yè)的顛覆性革命，市場空間可達萬億元以上。
不過，多位業(yè)內(nèi)人士告訴新京報貝殼財經(jīng)記者，鎂離子電池想要從科研走向產(chǎn)業(yè)還需要克服更多障礙。
我國鎂產(chǎn)量豐富，且鎂離子電池更加安全
鋰屬于稀有金屬，在地殼中的含量約為0.0065%。全球鋰資源約為3950萬噸，而具備商業(yè)開采價值的鋰儲備量則僅為1351.9萬噸，業(yè)內(nèi)認為若鋰電池需求量持續(xù)爆發(fā)式增長，鋰的價格或仍處于高位。
鎂屬于地球上儲量最豐富的輕金屬之一，在地殼中的含量約為2%。中國有色金屬工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，中國是世界上鎂礦資源最豐富的國家，總儲量及產(chǎn)量均為世界第一；2021年我國原鎂產(chǎn)量94.88萬噸，產(chǎn)量約占全球總產(chǎn)量的83%，我國已連續(xù)20余年成為全球最大的原鎂供應國。
興儲世紀總裁助理劉繼茂表示，相較于鋰電池，鎂電池成本更低，并且國內(nèi)鎂礦儲備豐富，基本無需考慮資源問題。
據(jù)記者了解，鎂離子電池跟鋰離子電池一樣，由正極、負極和電解質(zhì)構(gòu)成；原則上，鎂離子電池的功能與目前的鋰離子電池非常相似。鎂離子在正極與負極之間移動，使電子繞著外部電路快速移動，提供電力；其中正極由鎂金屬制成，負極則是由金屬氧化物材料制成。
從鎂離子電池的安全性來看，一方面是鎂不如鋰活潑易于加工操作，鎂暴露在空氣也比鋰安全；同時鋰電池在充放電的過程中被還原成鋰金屬狀態(tài)，在負極表面形成枝晶，使得電解液界面與電極之間不穩(wěn)定，更為嚴重的情況則是會導致電池內(nèi)部的隔膜被鋰枝晶刺破，從而使得電池內(nèi)部短接，引發(fā)電池的燃燒和爆炸，相對而言，鎂離子電池在充放電過程中沒有類似鋰電池的枝晶生長的問題。
另一方面鋰的熔點約為180攝氏度，而鎂的熔點約為651攝氏度，因而更為安全，與鋰離子電池相比其充電量和放電電壓更高。從成本方面來看，由于鎂資源豐富，鎂的成本遠低于鋰的成本；從能量密度方面來看，鎂離子以2價正離子（Mg2+）的形態(tài)存在，理論上如果兩塊電池分別使用了同等密度含量的鎂離子和鋰離子，使用鎂離子作為傳遞電子介質(zhì)的電池能量存儲密度將是鋰電池的兩倍。在環(huán)保方面上，2015年之后鎂在冶煉、制造、應用及回收過程中，污染排放都小于鋁合金。
中國工程院院士潘復生日前在中國國際儲能大會上表示，鎂既是高效、安全的儲氫材料，也是環(huán)保高密度的安全電池材料，他進一步表示，日本電池行業(yè)認為，鎂電池可能成為鋰電池的顛覆者。
優(yōu)勢明顯為何遲遲沒有商用？
其實鎂離子電池早在2000年就已問世，但產(chǎn)業(yè)化進展緩慢，尚難以商用。
原因在于鎂離子電池優(yōu)勢突出，但劣勢也同樣明顯。一方面，從目前研究來看，鎂離子電池雖然能量密度高，但其理論比容量卻比鋰離子電池低了近60%，難以應用在新能源汽車上。另一方面，電極材料選擇受限，業(yè)內(nèi)普遍認為現(xiàn)階段制約鎂離子電池快速發(fā)展的重要原因就是電極材料，由于鎂離子具有電荷密度大、極化作用強、體積小等特點，難以插入到基質(zhì)中形成嵌入式化合物，導致正負極材料的選擇受到較大限制。
劉繼茂表示，鎂離子電池低成本的背后是鎂電池的低安全性；鎂電池存在“電壓滯后”的特性，極易發(fā)生腐蝕反應，其次鎂電池貯存性能差，因此不宜長期間歇放電使用。鎂金屬能否在高電流密度條件下保持無枝晶生長，業(yè)界也存在一定爭議。
此外，鎂離子電池電壓相對較小，在充放電過程中電池容量容易出現(xiàn)砍半的情況；盡管目前有相關研究團隊正在研究鎂離子容量放緩下降，但仍處于實驗室階段。真鋰研究首席分析師墨柯表示，鎂離子電池在技術和材料上仍有相當多障礙有待克服，目前還沒有找到比較合適的電極材料，談不上大規(guī)模應用，他認為考慮到一項新技術從實驗室研制到量產(chǎn)再到大規(guī)模應用的過程，這些替代技術可能需要等待二三十年才能發(fā)展成熟。
汽車行業(yè)專家、黃河科技學院客座教授張翔表示，目前鎂離子電池技術發(fā)展相對緩慢，短期內(nèi)難以成為鋰離子電池的替代品。
更符合儲能要求，但尚未走出實驗室
劉繼茂認為，儲能電站更看重電池的壽命、安全性和使用成本，相比之下，鎂電池與鈉電池在使用壽命上更加出色，更符合儲能要求。張翔表示，由于車用電池標準更高，鎂離子電池更適合儲能領域，但目前鎂離子電池想要大規(guī)模量產(chǎn)，仍有很多痛點問題要解決，需要保持產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定性。
鎂金屬行業(yè)前景廣闊，不過目前仍處于產(chǎn)業(yè)化初期探索階段。Wind數(shù)據(jù)顯示，A股市場上具備鎂金屬相關業(yè)務的公司僅有15家。云海金屬在回復投資者提問時表示，會積極關注及參與鎂的新應用領域，包括鎂儲氫、鎂電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。但北京利爾、濮耐股份、鹽湖股份等表示暫未涉及鎂電池領域。
智慧芽創(chuàng)新研究中心研究員黃靜雯表示，鎂電池還沒完全走出實驗室，產(chǎn)業(yè)化應用也處在初期探索階段。劉繼茂也認為，鎂離子電池這類“黑科技”更是停留在研究機構(gòu)層面，想跳出科研走向產(chǎn)業(yè)，還需要較長一段時間，反而鈉離子電池有突圍的可能性。張翔也認為目前研究鎂離子電池的企業(yè)數(shù)量較少，距離產(chǎn)業(yè)化比較遠。
潘復生曾在兩會期間建議，盡快從國家層面設立專項，加大力度支持研究開發(fā)、平臺建設、產(chǎn)業(yè)化示范和工程化應用，特別是加大對鎂基儲能材料與產(chǎn)品領域的支持力度。
新京報貝殼財經(jīng)記者 王琳琳
