在近日举办的第十二届中国国际储能大会上，新一代储能材料——镁基材料因资源丰富、能量密度高、利用成本低、安全性好、环境友好的特点引起业内关注。中国工程院院士、国家镁合金材料工程技术研究中心主任潘复生表示，高效安全的储能技术是全球新能源开发与应用的重大技术瓶颈，镁基储氢材料是金属固态储氢材料中储氢密度最高的，一旦大规模应用，将根本上改变传统储能模式中效率低、成本高、安全性差等问题。
新一代储能技术迫在眉睫
记者采访获悉，目前，国际上电化学储能的平均占比不到1%，我国的电化学储能则占了储能行业将近9%。在技术层面，市场关注点主要在锂离子电池储能、液流电池和抽水蓄能方面，对其他新型储能技术以及混合储能技术发展的关注度比较低。
“中国工程院研究认为，到2050年，可再生能源装机容量可以比2020年增加10倍，需要大量的能源储存，按照目前的储能量远远不够，现有储能技术遇到了严重的瓶颈。”潘复生表示，例如，锂离子电池资源短缺、安全隐患、污染等问题尚未根本解决。国家能源局综合司近日发布的《防止电力生产事故的二十五项重点要求（2022年版）征求意见稿》特别提出：“中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池、钠硫电池，不宜选用梯次利用动力电池。”这无疑对锂电池的发展提出了更为严格的要求。
潘复生认为，新一代储能材料与装备的发展，是未来大规模应用新型储能技术的基础和保障，新一代储能材料具备安全、低成本、环境友好、资源丰富的特性。现在研究较多的是新一代电池、新一代固态储氢技术、新一代机械储能、重力储能等。“例如，镁合金储能材料的研发有助于实现固体形式储氢，未来氢燃料可以做成干电池在商店售卖。”
为什么研究镁储能材料？
谈及缘何研究镁基储能材料？潘复生表示，首先，我国镁矿资源非常丰富，占世界镁矿资源的70%。其次，镁资源具有新能源潜力，其强度高于铝合金和钢铁，镁合金不仅是高效、安全的储运氢材料，还是环保高密度的安全电池材料。
“镁储氢能力非常强，储氢密度是气态氢的1000倍、液态氢的1.5倍。”潘复生表示，由于镁及镁金属是常温常压，所以安全性远高于气态和业态储氢。此外，镁储氢还可纯化氢气。据悉，镁固态储氢材料在储氢过程当中可以转化为99.999%的绿氢。镁本身也是绿色制氢材料，如果把镁和水相结合，1克镁相当于2升氢气，它的储氢率可以达到15.2%。
据了解，近几年，全球镁及镁合金的研究呈现爆发式增长。我国也已经成为全球重要的镁生产国、应用国和研究国，在国际上具有一定的技术优势。
镁产业有望达万亿级
在潘复生看来，镁合金作为一种绿色金属材料，最有“钱景”。镁的成本只有锂的1/25左右，镁离子电池有望替代目前大范围使用的锂电池。“镁领域技术一旦成熟，将带领镁产业由目前的百亿级市场直接升级为万亿级市场。”
不过，目前，资源有限、成本高、安全性问题没有根本解决是制约锂电池产业发展的难题。相比而言，镁电池成本低、安全性高、燃料密度与锂电池相当，业内认为镁电池可能成为电池领域的颠覆者。例如，作为负极来说，镁电池是现在商用锂电池负极的6倍。
“镁离子电池发展的时间相对较短。”潘复生表示，“我们做了很多镁产业化的前期工作，例如，负极材料、电解液、正极材料等多领域多角度研究。特别是我们研究的正极材料，燃料密度可以超过每公斤500万千瓦时，而成本只有目前磷酸铁锂一半左右。今年，我们团队研发了一种低成本、高电压、长寿命的镁电池正极材料，循环寿命可达到1万次。下一步，我们将开展镁基材料加氢站、运氢车、纯化储氢一体化、分布式储能、动力电池五方面示范研究。”
