人間の活動が気候変動を引き起こした方法は数多くありますが、 世界の発電源が主な原因の一つである. 風力発電と太陽光発電の供給量はわずかに増加しているものの、、私たちはまだ、多くの国の電源構成に定着している化石燃料を排除できる段階には達していません。

しかし、なぜこれが依然として当てはまるのでしょうか？

再生可能エネルギーは断続的に電力を供給するため、太陽が輝いていないときや風が吹いていないときに電力網の需要を満たすためにこのエネルギーを貯蔵する方法も必要です。 再生可能電力への切り替えには、耐久性があり、安全で手頃な価格のエネルギー貯蔵システムを確立する必要があるため、これは大きな課題です。 そのため、安価で安全なリチウムに代わる電池を見つけることが、完全に再生可能な電力分野への移行の鍵となります。

リチウムイオン電池を超えて

電気自動車と同様に、リチウムイオン電池はエネルギー密度が高く、エネルギー貯蔵のためのモジュール式ソリューションを提供するため、電力網の一般的なオプションとなっています。 しかし、リチウムイオン電池の使用には、材料費の高さ、火災や爆発の危険性、リサイクル慣行の欠如といった独自の課題も伴い、送電網へのリチウムイオン電池の広範な採用が制限されています。

グリッド規模のエネルギー貯蔵用としてリチウムに代わる非常に有望な選択肢の XNUMX つは、 充電式亜鉛イオン電池. 過去10年以内にのみ出現, 亜鉛イオン電池にはリチウムに比べて多くの利点があります。 これらには、材料費の削減、安全性の向上、リサイクルの容易なオプションなどが含まれます。

大幅に安価なコストとより高い安全性でグリッド規模のエネルギー貯蔵の可能性を備えた亜鉛イオン電池の広範な商業化は、まさにカナダやその他の国のエネルギーインフラに再生可能エネルギーを組み込むために必要なものとなる可能性があります。

バッテリーのコスト

カナダがカナダで設定された脱炭素化目標を達成するには ネットゼロエミッション責任法, 90％が再生可能電力で電力供給される送電網を含む、亜鉛イオン電池の導入が重要になります。

研究によると、再生可能エネルギーが全電力の 90 ～ 95 パーセントの供給源となるには、 エネルギー貯蔵のコストは 150 米ドル/kWh 未満でなければなりません。 最新のリチウムイオン システムは、 依然として 350 米ドル/kWh 程度で推移しています。 これは、製造コストが高いことと、製品に必要な高いエネルギー密度を達成するために高価な原材料に依存していることが部分的に原因です。 現代の電気自動車.

一方、亜鉛イオン電池は、コストと量の問題を解決できる可能性があります。 亜鉛やマンガンなどの安価で豊富な材料を使用すると、製造コストが安くなるだけでなく、リチウムやマンガンなどのリチウムイオン材料に影響を与えるサプライチェーンの混乱や材料不足によるリスクが軽減されます。 コバルト.

　 亜鉛の年間生産量 世界的に リチウムの100倍以上。それは言うまでもありません リチウムとコバルトの需要は今後XNUMX年以内に供給を上回ると予想される.

亜鉛はより安全な選択肢です

厳格な安全基準 家庭、工場、または送電網内で使用される電池用に作られているため、一般の人々に受け入れてもらうには安全性が鍵となります。 このように、亜鉛イオン電池にはさらなる利点があります。

　 リチウムイオン電池の可燃性で有毒な溶媒ベースの電解質 を水ベースの代替品に置き換えることで、火災や爆発の危険性を排除します。

逆に、リチウムイオン電池には有毒な化合物が含まれているため、安全に廃棄することも困難な場合があります。 これらのバッテリーをリサイクルすることは、コストが高いため、現在経済的に実行不可能です。 その結果、大量の使用済みセルが最終的に埋め立て地に捨てられることになります。

幸いなことに、 亜鉛イオン電池は寿命末期の処理を簡素化します。 亜鉛イオン電池に使用される無毒の水性電解液は、 鉛蓄電池の廃棄方法などの確立された方法 に使える。 また、金属亜鉛アノードは新しい電池に簡単に再利用できます。

エネルギー貯蔵の未来

90年までに再生可能エネルギーを2030％とするという目標を達成するには、カナダは電力部門の脱炭素化を可能にするリチウムイオン電池の代替品を探す必要がある。 亜鉛イオン電池のコスト、豊富さ、安全性の利点を活用して、カナダは国全体で風力発電と太陽光発電の統合を加速することができます。

亜鉛イオン電池はカナダの脱炭素化目標をサポートし、急速に拡大する電池市場を活用する機会を証明します。 亜鉛イオン電池は比較的新しい技術ですが、カナダ国内および世界中のグリッド規模のエネルギー貯蔵をサポートする可能性を過小評価することはできません。

カナダの研究と製造の支援により、 マクマスター大学 およびニューサウスウェールズ州ダートマスを拠点とする サリエントエナジー株式会社、亜鉛イオン電池の統合は今後数年以内に現実となり、カナダが業界リーダーとしての地位を確立する可能性があります。

著者について

嵐のウィリアム・D・ガーリー、博士候補者、化学工学、 マクマスター大学 & ドリュー・ヒギンズ, 大学院工学系研究科 化学工学専攻 助教 マクマスター大学

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