废弃的镍镉电池 电池赛道硝烟四起，锌电池能否突出重围？
资本纷纷涌入电池领域 锌电池的春天来了？
作者 | 晓晓
出品 | 科技前沿
在碳达峰、碳中和目标驱动下，布局可再生能源与储能市场已成为大势所趋。
近两年，电池、储能领域不仅出现了大宗VC/PE交易，还有一批央企、产业资本加大在电池、储能领域的布局。
2021年中国电池及储能行业前十大交易均与锂电池有关。
水系锌基电池无毒、容量高、安全性高，比锂化学更稳定，原材料成本压力较低，在储能领域极具前景，因此受到业界广泛关注。
同时，高能量密度、循环寿命长的优势也使得锂电池在消费电子、新能源汽车等行业得到广泛应用。
但锂电池的安全性问题至今仍未得到彻底解决，另外锂资源的短缺也是制约锂电池发展的核心问题。
目前，大锌能源研发设计的锌基电池采用水系电解质，并试图借助“极致安全”取得突破，该公司研发的水系锌电池可应用于微型电动汽车、储能等领域。
6月16日，大锌能源CEO唐子杰做客《科技前线客厅》，以《水系锌电池如何以“极致安全”突围？》为主题进行分享。
01
电池轨道的兴起
锂电池的困境与挑战
电池的商业化始于铅酸电池，至今约有160年的历史。
后来又发展出了锌锰电池、镍镉电池、镍氢电池、锌银电池、钠硫电池等等，直到今天，工业界还在用这些古老的技术来制造电池。
锂电池是最年轻的电池系统之一，由美国化学家约翰·古迪纳夫于20世纪80年代发明，并由索尼进一步商业化。
根据应用方式，电池可分为三类：
第一，消费类电池。
过去手机、电脑等3C产品普遍采用镍氢电池，但考虑到能量密度、智能手机适配性等优势，如今锂电池几乎占据了全部市场。
二、动力电池。
动力电池主要应用于新能源汽车、两轮电动车。
两轮电动车中的动力电池主要以铅酸电池为主；而新能源汽车则以锂电池为主。
第三，储能电池。
市场呈现多头并进的局面，锂电池凭借其产量大的优势，未来必将进入储能市场。
然而，长期以来人们对锂电池在价格、安全性、回收利用等方面的担忧也暴露无遗。
今年碳酸锂价格已上涨十余倍，加之国内锂资源有限，盐湖提锂技术不成熟，锂资源将长期处于短缺状态。
同时，虽然锂电池材料在不断优化，但安全控制仍多通过电源管理系统和各类传感器来实现，未能完全解决锂电池的安全问题。
此外，锂电池回收利用存在安全和污染问题，目前拆解回收率不足50%。
因此未来一两年内锂电池回收也将面临巨大的成本和环保压力。
考虑到这些问题，业界的注意力开始从锂电池转向其他电池系统，例如锌电池、钠电池和液流电池。
02
锌和锂，哪个更好？
水系锌电池是电池发展趋势的最新焦点，但锌电池并不是一个全新的电池体系。
第一个真正的电池，伏打电池，由锌、铜和盐制成，本质上是一种锌电池。
过去，锌电池因循环寿命较差，主要用于消费市场。但随着锌电池循环寿命的提高，其在储能领域的前景也大大改善。
与锂电池相比，锌电池具有明显的优势。
成本方面，2022年，锌的平均价格在2.6万元/吨左右，氧化锌则低至几千元/吨，原材料成本的低廉给锌电池带来巨大的价格优势。
在回收利用方面，相关金属行业已经形成了完整的产业链，一次性干电池甚至不需要回收，可以直接作为固体废物处理，技术难度较低。
无论哪种情况，电池安全都是第一位的。
电池的材料主要有正极、负极和电解液。
锂电池负极石墨、电解液均易燃，正极三元材料受热时会释放氧气助燃。
同时，在燃烧过程中，锂电池的有机电解液也会释放有毒气体，加剧危害。
国家应急管理局的数据显示，2022年第一季度每天发生约400起两轮电动车火灾。
若用于储能场景，数千度甚至数万度温度的电池燃烧将造成数千万元的巨大损失。
锌电池最大的优点就是极其安全。
与锂电池内部的有机、易燃电解质不同，锌电池电解质是水和无机盐。
同时正负极材料主要都是金属氧化物，相对稳定，整个体系相当于泡在水中，几乎不存在起火爆炸的风险。
此外，锌电池在制备、加工和回收阶段更加环保。
那么，锌电池能够完全取代锂电池吗？
答案是不确定的。
必须承认，锌电池的能量密度相对于锂电池来说较低。
锂电池的能量密度优势在新能源汽车市场无可替代、几乎不可动摇。
但安全性和成本是锌电池的客观优势。
创业锌电池，找准定位更为重要。
目前，锌电池市场的发展仍然围绕极端安全特性和低成本展开。
国内锌电池企业发展尚处于起步阶段，多数以生产小型消费电池、送样示范项目或小批量订单为主，希望获得市场认可。
国外有EOS等，部分公司前期技术不够完善，但近几年订单也呈现爆发式增长。
行业内锌厂商的竞争本质上仍是技术竞争，但只有获得客户的认可，锌电池才能更快的发展。
锌电池仍是一项新技术，其应用需要强大的推动力才能实现。
一些在安全问题上遭受过损失的客户了解到安全的重要性，更愿意尝试锌电池技术。
从最早的铅酸电池到现在，没有一种电池系统是完美的，也没有一种可以占领整个市场。
因此锌电池打开市场并全面落地的契机在于抓住优势，重点布局对安全性要求相对较高的场景，如两轮电动车、油田矿山、家庭储能、工商业不间断电源等。
Big Zinc 未来的主要目标市场是储能，但小型模块也将应用于两轮电动车。
两轮电动车电池市场规模大概在500亿，且两轮电动车对能量密度要求比较低，能量密度最好的锂电池会用在新能源汽车赛道，不会对两轮电动车给予过多的关注。
03
储能市场带来应用机会
锌电池距离商业化还有多远？
在国内碳达峰、碳中和战略下，储能是万亿级的市场，1%的市场就足以养活一家企业。
锌电池在储能市场的良好发展，主要得益于技术的成熟和市场的驱动。
从三元锂电池到磷酸铁锂，储能事故频发，引发市场对安全的高度关注。
经过20多年的发展，可充电锌电池在降低成本的同时提高了可回收性，目前已经可以相对完美地匹配储能市场的需求。
通过产品的迭代，只要能够在能量密度和循环寿命上实现更高的提升，就能应对锂电池在储能行业带来的直接冲击。
短期来看，水系锌电池将在两到三年内迎来爆发式增长期。
随着技术的进步和市场逐渐认可，中国锌电池也可能像美国企业一样出现订单的爆发式增长。
长远来看，受益于新能源汽车的发展，未来锂/钠电池将占据60%的市场。
但在安全性考虑更高的场景下，一些客户可能会使用各种类型的水性电池，包括锌电池、液流电池等。
没有完美的电池系统。锌电池是水系电池中能量密度最高的，而且价格较低，仍具有竞争力。
同时，如果我们牺牲一些能量密度（浅充电和浅放电），也可以实现与液流电池类似的循环寿命。
04
如何弥合科研成果与商业化之间的差距
2019年，大锌能源在香港成立。
2020年，大锌能源迁至东莞，并借助东莞松山湖材料实验室建设了锌基电池生产线。
大锌能源的独特优势在于拥有顶尖的科研团队、量产能力及生产线，生产线投资成本仅为锂电池的近1/5。
然而，将科学成果转化为商业产品仍是一个跨越鸿沟的过程。
在科研上，我们可以忽略成本，只追求最好的性能。但在产品生产上，我们更应该注重成本与性能的平衡，不能出现任何短板。
一旦一个产品得不到市场的认可，那就是失败的。
大锌能源在科技成果转化过程中总结了五条经验：
1、提前确定赛道的未来前景。
2.选择稳定且易于制造的系统。
3.引进人才。
4、打通供应链，实现快速量产。
5、保持与市场的沟通与交流。
2022年新疫情环境下，资本市场波动较大，大锌能源也总结了一些建议，帮助初创企业更好地适应环境：
第一，保证弹药充足。由于大环境不好，投资者比较谨慎，融资战线会延长，企业最好保存实力，尽量节省。
第二，做好产品。技术强、有创收能力的公司，其实在逆境中，是有机会淘汰竞争对手的。
第三，吸引人才。如果弹药充足，可以趁此机会，以较低的成本吸引所需的人才。
05
提问时间
问：目前锌电池的寿命是多少？锌金属在水中会有氧化问题。量产后锌电池的成本会比锂电池和钠电池低吗？
答：目前锌电池的寿命约为1000次循环。
金属在水中确实会氧化。但是对于我们的体系，一方面电解液的加入量比较少，另一方面负极主要以氧化锌的形式存在，氧化锌已经氧化了。基本上不存在你说的问题。
以目前的小型生产线来看，已经可以跟锂电池价格持平，锌电池材料价格优势非常明显，预计比锂电池低20%到30%。
若与钠电池相比，成本则取决于钠电池产业链成熟的速度。
因为到目前为止，钠电池的成本并不比锂电池低。
问：锌电池可以完全放电吗？它们支持现有的快速充电技术吗？
A：放电到0伏其实是不允许的。但是我们本质安全，所以放电到0伏意义不大。另外，不管是放电到1伏还是3伏，最终影响的还是能量密度。
生产的锌电池能量密度约为200-300瓦时/升，磷酸铁锂电池能量密度为250-400瓦时/升，我们的能量密度是水系电池中最高的，比铅酸电池高出一倍以上。
锂电池采用有机电解质，其粘度更大，传输离子的速度也更慢。
在所有介质中，离子在水中传输速度最快，因此水系电池在快速充电方面具有先天优势。
问：大锌能源近期有出海的计划吗？
A：今年还没有，主要是因为我们大部分业务不是面向消费者的，而是面向储能的。
未来如果走向海外，我们主要会考虑家庭储能。
但是我们不会自己做家庭储能系统，而是做电芯供应商，把电芯或者解决方案给海外公司，通过渠道销售。