Mens der er mange måder menneskelig aktivitet har medført klimaændringer på, globale elproduktionskilder er blandt de førende syndere. På trods af små stigninger i udbuddet af vind- og solenergi, er vi endnu ikke nået til et punkt, hvor vi er i stand til at fjerne de fossile brændstoffer, der er forankret i mange landes energimix.

Men hvorfor er det stadig sådan?

Da vedvarende kilder leverer en intermitterende strømforsyning, har vi også brug for en måde at lagre denne energi på for at imødekomme efterspørgslen fra nettet, når solen ikke skinner, eller vinden ikke blæser. Dette er en stor udfordring, da skiftet til vedvarende energi også kræver etablering af langtidsholdbare, sikre og overkommelige energilagringssystemer. Som sådan er det at finde et billigt, sikkert og alternativt batteri til lithium nøglen til at flytte nålen til en fuldstændig vedvarende energisektor.

Ud over lithium-ion-batterier

Som med elektriske køretøjer er lithium-ion-batterier blevet en populær mulighed for nettet, da de tilbyder en høj energitæthed, modulær løsning til energilagring. Men brugen af ​​lithium-ion-batterier har også medført sine egne udfordringer med høje materialeomkostninger, risiko for brand og eksplosion og mangel på genbrugspraksis, der begrænser den udbredte anvendelse af lithium-ion-batterier til nettet.

En utrolig lovende mulighed for at erstatte lithium til energilagring i netskala er genopladeligt zink-ion batteri. Kun opstået inden for de sidste 10 år, giver zink-ion-batterier mange fordele i forhold til lithium. Disse omfatter billigere materialeomkostninger, øget sikkerhed og lettere genbrugsmuligheder.

Med energilagringspotentiale i netskala til en betydeligt billigere pris - og højere sikkerhedsniveauer - kunne udbredt kommercialisering af zink-ion-batterier være præcis, hvad der er nødvendigt for at integrere vedvarende energi i energiinfrastrukturen i Canada og andre lande.

Prisen på et batteri

For Canada at nå de dekarboniseringsmål, der er fastsat i det canadiske Net-Zero Emission Accountability Act, herunder et net drevet af 90 procent vedvarende elektricitet, vil udbredelsen af ​​zink-ion-batterier være afgørende.

Undersøgelser har vist, at for at vedvarende energi skal blive kilden til 90 til 95 procent af al elektricitet, omkostningerne til energilagring skal være under 150 USD/kWh. Moderne lithium-ion-systemer er stadig sidder omkring US$350/kWh. Til dels skyldes dette høje produktionsomkostninger og deres afhængighed af dyre råmaterialer for at opnå den høje energitæthed, der er nødvendig for moderne elbiler.

Zink-ion-batterier på den anden side kunne løse omkostningerne og overflodsproblemerne. Brug af billige, rigelige materialer som zink og mangan gør dem ikke kun billigere at producere, men sænker risikoen for forsyningskædeforstyrrelser eller materialemangel, der påvirker lithium-ion materialer som lithium og kobolt.

årlig produktion af zink globalt er over 100 gange så meget som lithium. For ikke at nævne det efterspørgslen efter lithium og kobolt forventes at opveje udbuddet inden for det næste årti.

Zink er en mere sikker løsning

Med strenge sikkerhedsstandarder er skabt til batterier, der bruges i hjem, fabrikker eller inden for elnettet, og sikkerhed er nøglen til at få offentligheden til at omfavne dem. På denne måde giver zink-ion-batterier yderligere fordele.

brændbar og giftig opløsningsmiddelbaseret elektrolyt fra lithium-ion-batterier erstattes med et vandbaseret alternativ, hvilket fjerner risikoen for brand og eksplosion.

Omvendt kan sikker bortskaffelse af lithium-ion-batterier også være en vanskelig opgave, da de indeholder giftige forbindelser. Genbrug af disse batterier er i øjeblikket økonomisk umuligt på grund af høje omkostninger fører til, at et stort antal brugte celler ender på lossepladser.

Heldigvis zink-ion-batterier forenkler behandlingen af ​​levetiden. Det betyder den ugiftige, vandige elektrolyt, der bruges i zink-ion-batterier veletablerede metoder som dem til bortskaffelse af bly-syre batterier Kan bruges. Den metalliske zinkanode kunne også let genbruges i nye batterier.

Fremtiden for energilagring

For at nå sit mål om 90 procent vedvarende energi i 2030, må Canada lede efter alternativer til lithium-ion-batterier for at muliggøre dekarbonisering af sin energisektor. Ved at udnytte omkostningerne, overfloden og sikkerhedsfordelene ved zink-ion-batterier kan Canada fremskynde integrationen af ​​vind- og solenergi i hele landet.

Zink-ion-batterier understøtter Canadas dekarboniseringsmål og viser en mulighed for at udnytte et hurtigt voksende batterimarked. Mens zink-ion-batterier er en relativt ny teknologi, kan deres potentiale til at understøtte energilagring i netskala i Canada og på verdensplan ikke undervurderes.

Med hjælp fra canadisk forskning og fremstilling, herunder indsats fra McMaster University og Dartmouth, NS-baseret Salient Energy Inc., kan integrationen af ​​zink-ion-batterier blive en realitet inden for de næste mange år, hvilket vil etablere Canada som førende i branchen.

Om forfatteren

Stormen William D Gourley, Ph.d.-kandidat, Kemiteknik, McMaster University , Drew Higgins, adjunkt, Institut for Kemiteknik, McMaster University

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.