隨著鋰資源儲量、電池安全性、環(huán)境友好等問題日益發(fā)酵，行業(yè)愈加重視可再生與可持續(xù)能源的應(yīng)用，近年來，鋰離子電池替代品也有了許多新突破。

1. 安全性

鋰是高活性且易燃的金屬，因此鋰電池需要保持在適宜的溫度與不允許過度充電或短路的條件下， 否則可能造成熱失控等連鎖反應(yīng)，甚至著火。

2. 稀缺性

鋰是鋰電池的關(guān)鍵組成部分，但地球上的鋰資源有限，未來儲能電池不可過于依賴鋰資源。

3.可持續(xù)性

鋰電池需要對鋰、鈷和鎳等金屬進(jìn)行破壞環(huán)境的采礦作業(yè)，同時無法避免水溶性鉛重金屬離子的污染。并且目前全球70%鋰資源分布在南美洲，我國鋰資源80%依賴進(jìn)口，未來，鋰電池難以兼顧電動汽車和電網(wǎng)儲能兩大產(chǎn)業(yè)的需求。

4. 耐用性

鋰電池的性能會隨著時間推移而退化，各種化學(xué)和物理應(yīng)力會減少鋰電池中可用的鋰離子數(shù)量，保持電荷的能力也會隨之下降。

1. 水系鋅離子電池：

鋅離子電池是近年發(fā)展起來的新型二次水系電池，對比常規(guī)鋰電池，水系鋅離子電池具有高能量密度、高功率密度、放電過程高效安全、電池材料、制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，并且比鋰化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定、原材料成本壓力更低。在動力電池、規(guī)模儲能、消費(fèi)電子、柔性可穿戴電子、大型儲能等領(lǐng)域具有很高應(yīng)用價值和發(fā)展前景，例如大面積光伏發(fā)電的存儲要求價格低廉和高安全性，水系鋅離子電池就是很好的選擇。

2. 鈉離子電池：

鈉和鋰屬同一主族元素，在電池工作中均表現(xiàn)出相似的“搖椅式”電化學(xué)充放電行為。鈉的儲量遠(yuǎn)比鋰豐富，可以使用海洋中的鹽來提取鈉，可以降低電池的生產(chǎn)成本。同時，鈉離子電池電化學(xué)性能相對穩(wěn)定，熱失控過程中容易鈍化失活，安全實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)較鋰離子電池更好。

3. 鋰硫電池：

鋰離子電池的陽極使用鈷，但鈷很難獲取。鋰硫（Li-S）電池可以通過使用硫作為陰極材料來解決這個問題。除了替代鈷之外，鋰硫電池還具有一些優(yōu)勢，即更高的能量密度和更低的生產(chǎn)成本。目前鋰硫電池的問題在于其快速降解速度，因此，盡管鋰硫電池已在太陽能與航空使用，但仍待繼續(xù)研究，以使該技術(shù)適用于日常電子產(chǎn)品。

4. 固態(tài)電池：

固態(tài)電池采用固體無機(jī)電解質(zhì)，可以承受惡劣的環(huán)境和溫度的劇烈波動。除了著火風(fēng)險較低之外，與鋰電池相比，固態(tài)電池還可容納更多能量。固體電解質(zhì)更高的電導(dǎo)率也會帶來更快的充電時間，意味著采用該技術(shù)的設(shè)備具有更好的容量和充電速度。

5. 氫燃料電池：

雖然氫燃料電池與可充電鋰電池并不完全相同，但已成為供應(yīng)清潔能源的流行替代品。原理是將儲存的氫氣與空氣中的氧氣結(jié)合以產(chǎn)生電力和水蒸氣，反應(yīng)的副產(chǎn)物是完全環(huán)保的。然而，氫燃料電池也存在一些不足。如：應(yīng)用于汽車行業(yè)，需要建立一個加氫站網(wǎng)絡(luò)，并且建造氫燃料電池也相當(dāng)昂貴，目前擁有為氫罐提供燃料的基礎(chǔ)設(shè)施的地區(qū)不多。

6. 水系鎂電池：

在降低可充電電池危險性和危害性的嘗試中，有研究人員提出使用鎂離子作為電荷載體。優(yōu)點(diǎn)是鎂的豐富性和比鋰更高的離子電荷。意味著可以從相同尺寸的電池中獲得更高的能量密度。還可使用水性電解質(zhì)（水）代替易燃有機(jī)液體。

盡管前景光明，但水系鎂電池仍處于研究的早期階段。該技術(shù)面臨一些限制，使其無法很快成為鋰離子電池的替代品。例如，現(xiàn)有的適用于鋰的陰極材料不能用于鎂。使用水性電解質(zhì)會限制電池的大電壓，因?yàn)樗谳^高電壓下會分解。