尽管人类活动导致气候变化的方式有很多， 全球发电来源是罪魁祸首之一. 尽管风能和太阳能供应略有增加，我们还没有达到能够摆脱许多国家电力结构中根深蒂固的化石燃料的程度。
但为什么还是这样呢？
由于可再生能源的供电是间歇性的，我们还需要一种方法来存储这些能量，以满足在没有阳光或没有风时电网的需求。 这是一个重大挑战，因为转向可再生能源还需要建立持久、安全和负担得起的能源存储系统。 因此，找到一种廉价、安全的锂电池替代品是推动完全可再生能源领域发展的关键。
超越锂离子电池
与电动汽车一样，锂离子电池已成为电网的热门选择，因为它们提供高能量密度、模块化的能源存储解决方案。 但锂离子电池的使用也带来了自身的挑战，如材料成本高、火灾和爆炸的风险以及缺乏回收实践限制了锂离子电池在电网中的广泛采用。
替代锂用于电网规模储能的一种非常有前途的选择是 可充电锌离子电池. 近10年才兴起，锌离子电池比锂电池具有许多优势。 其中包括更便宜的材料成本、更高的安全性和更容易的回收选择。
凭借以相当便宜的成本和更高水平的安全性实现电网规模储能的潜力，锌离子电池的广泛商业化可能正是加拿大和其他国家将可再生能源整合到能源基础设施中所需要的。
电池的成本
加拿大实现加拿大脱碳目标 净零排放责任法, 包括 90% 可再生电力供电的电网，锌离子电池的部署将至关重要。
研究表明，要使可再生能源成为 90% 至 95% 的电力来源， 储能成本必须低于150美元/kWh。 现代锂离子系统是 仍维持在 350 美元/kWh 左右。 在某种程度上，这是由于高制造成本以及它们依赖昂贵的原材料来实现所需的高能量密度 现代电动汽车.
另一方面，锌离子电池可以解决成本和丰富性问题。 使用锌和锰等廉价、丰富的材料不仅可以降低生产成本，还可以降低影响锂离子材料（如锂和锰）的供应链中断或材料短缺的风险。 钴.
锌年产量 全球范围内 是锂的100倍以上。更不用说 预计未来十年内锂和钴的需求将超过供应.
锌是更安全的选择
严格的安全标准 电池是为家庭、工厂或电网内使用的电池而设计的，安全性是让公众接受它们的关键。 通过这种方式，锌离子电池提供了进一步的优势。
易燃、有毒的锂离子电池溶剂基电解液 被水基替代品取代，消除了火灾和爆炸的风险。
相反，安全处置锂离子电池也可能是一项艰巨的任务，因为它们含有有毒化合物。 由于成本高昂，目前回收这些电池在经济上不可行 导致大量废电池最终进入垃圾填埋场。
幸好， 锌离子电池简化报废处理。 锌离子电池中使用的无毒水性电解质意味着 成熟的方法，如铅酸电池处理方法 可以使用。 此外，金属锌阳极可以很容易地在新电池中重复使用。
储能的未来
为了实现到 90 年 2030% 可再生能源的目标，加拿大必须寻找锂离子电池的替代品，以实现其电力部门的脱碳。 利用锌离子电池的成本、丰富性和安全性优势，加拿大可以加速全国风能和太阳能的整合。
锌离子电池支持加拿大的脱碳目标，并证明是利用快速扩张的电池市场的机会。 虽然锌离子电池是一项相对较新的技术，但其支持加拿大和全球电网规模储能的潜力不可低估。
在加拿大研究和制造的帮助下，包括来自 麦克马斯特大学 和位于新斯科舍省达特茅斯 显着能源公司锌离子电池的整合可能在未来几年内成为现实，使加拿大成为行业领导者。
关于作者
风暴威廉·D·古利, 博士研究生, 化学工程, 麦克马斯特大学 和 德鲁·希金斯，化学工程系助理教授， 麦克马斯特大学
