인간 활동이 기후 변화를 가져오는 방식은 여러 가지가 있지만, 전 세계 전력 생산원이 주요 원인 중 하나입니다.. 풍력 및 태양광 발전 공급이 소폭 증가했음에도 불구하고그러나 우리는 아직 많은 국가의 전력 구성에 자리잡은 화석 연료를 제거할 수 있는 지점에 도달하지 못했습니다.
그런데 왜 아직도 이런 일이 일어나는 걸까요?
재생 가능 에너지원은 간헐적인 전력 공급을 제공하므로 태양이 빛나지 않거나 바람이 불지 않을 때 그리드의 수요를 충족하기 위해 이 에너지를 저장하는 방법도 필요합니다. 재생 가능 전력으로 전환하려면 오래 지속되고 안전하며 저렴한 에너지 저장 시스템을 구축해야 하기 때문에 이는 중요한 과제입니다. 따라서 저렴하고 안전하며 리튬을 대체할 배터리를 찾는 것이 완전히 재생 가능한 전력 부문으로 바늘을 옮기는 열쇠입니다.
리튬이온 배터리를 넘어서
전기 자동차와 마찬가지로 리튬 이온 배터리는 에너지 저장을 위한 높은 에너지 밀도의 모듈식 솔루션을 제공하므로 그리드에 대한 인기 있는 옵션이 되었습니다. 그러나 리튬 이온 배터리를 사용하면 높은 재료 비용, 화재 및 폭발 위험, 재활용 관행 부족으로 그리드용 리튬 이온 배터리의 광범위한 채택을 제한하는 자체적인 문제도 발생했습니다.
그리드 규모의 에너지 저장을 위해 리튬을 대체할 수 있는 매우 유망한 옵션 중 하나는 충전식 아연 이온 배터리. 최근 10년 이내에만 등장, 아연 이온 배터리는 리튬에 비해 많은 장점을 제공합니다. 여기에는 더 저렴한 재료비, 향상된 안전성, 더 쉬운 재활용 옵션이 포함됩니다.
훨씬 더 저렴한 비용과 더 높은 수준의 안전성으로 그리드 규모의 에너지 저장 잠재력을 갖춘 아연 이온 배터리의 광범위한 상용화는 캐나다 및 기타 국가의 에너지 인프라에 재생 에너지를 통합하는 데 정확히 필요할 수 있습니다.
배터리 비용
캐나다가 캐나다에서 설정한 탈탄소화 목표를 달성하려면 순배출책임법(Net-Zero Emissions Accountability Act), 90% 재생 가능 전기로 구동되는 그리드 포함, 아연이온 배터리의 배치가 중요할 것이다.
연구에 따르면 재생에너지가 전체 전력의 90~95%를 공급하려면 에너지 저장 비용은 US$150/kWh 미만이어야 합니다.. 최신 리튬 이온 시스템은 여전히 US$350/kWh 정도입니다.. 부분적으로 이는 제조 비용이 높고 필요한 높은 에너지 밀도를 달성하기 위해 값비싼 원자재에 의존하기 때문입니다. 현대 전기 자동차.
반면에 아연 이온 배터리는 비용과 풍부함 문제를 해결할 수 있습니다. 아연, 망간 등 저렴하고 풍부한 재료를 사용하면 생산 비용이 저렴할 뿐만 아니라 리튬 및 망간과 같은 리튬 이온 재료에 영향을 미치는 공급망 중단이나 재료 부족으로 인한 위험이 줄어듭니다. 코발트.
XNUMXD덴탈의 연간 아연 생산량 전 세계적으로 리튬의 100배 이상. 그건 말할 것도 없고 리튬과 코발트에 대한 수요는 향후 XNUMX년 내에 공급을 초과할 것으로 예상됩니다..
아연은 더 안전한 선택입니다
와 엄격한 안전 기준 가정, 공장 또는 전력망 내에서 사용되는 배터리용으로 개발된 배터리는 대중이 배터리를 수용하도록 하는 데 있어 안전이 핵심입니다. 이러한 방식으로 아연 이온 배터리는 추가적인 이점을 제공합니다.
XNUMXD덴탈의 리튬 이온 배터리의 가연성 및 독성 용매 기반 전해질 수성 대체재로 교체되어 화재 및 폭발의 위험이 제거됩니다.
반대로, 리튬 이온 배터리는 독성 화합물을 포함하고 있기 때문에 안전한 폐기가 어려울 수도 있습니다. 이러한 배터리를 재활용하는 것은 현재 높은 비용으로 인해 경제적으로 불가능합니다. 이로 인해 많은 수의 사용된 셀이 매립지로 보내지게 됩니다.
다행히, 아연 이온 배터리는 수명 종료 처리를 단순화합니다.. 아연 이온 배터리에 사용되는 무독성 수성 전해질은 다음을 의미합니다. 납산 배터리 폐기와 같이 잘 확립된 방법 사용할 수 있습니다. 또한 금속 아연 양극은 새 배터리에 쉽게 재사용할 수 있습니다.
에너지 저장의 미래
90년까지 재생 에너지 2030% 목표를 달성하기 위해 캐나다는 전력 부문의 탈탄소화를 가능하게 하는 리튬 이온 배터리의 대안을 찾아야 합니다. 캐나다는 아연 이온 배터리의 비용, 풍부함 및 안전상의 이점을 활용하여 전국적으로 풍력 및 태양광 발전의 통합을 가속화할 수 있습니다.
아연 이온 배터리는 캐나다의 탈탄소화 목표를 지원하고 빠르게 성장하는 배터리 시장을 활용할 수 있는 기회를 입증합니다. 아연 이온 배터리는 상대적으로 새로운 기술이지만 캐나다 및 전 세계적으로 그리드 규모 에너지 저장을 지원할 수 있는 잠재력은 과소평가될 수 없습니다.
캐나다 연구 및 제조의 도움으로 McMaster University 및 NS 기반 다트머스 셀리언트 에너지(주), 아연 이온 배터리의 통합은 향후 몇 년 내에 현실화되어 캐나다가 업계 선두로 자리매김할 수 있습니다.
저자에 관하여
스톰 윌리엄 D 굴리, 화학 공학 박사 과정, McMaster University 과 드류 히긴스, 화학공학과 조교수, McMaster University
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