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什么是钠硫电池,钠硫电池目前有哪些应用!
什么是钠硫电池,钠硫电池目前有哪些应用!
  • 发布时间:2019-12-25 17:14

什么是钠硫电池,钠硫电池目前有哪些应用!

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传统化石能源的短缺以及温室气体的排放成为人类社会未来发展需要解决的最重要的问题之一。
 
能源多样化,尤其是风能、太阳能和海洋能等可再生能源的有效利用逐渐为人们所关注。然而,这些可再生能源发电受季节、气象、时间和地域条件的影响具有明显的不连续、不稳定性。发电的出力波动较大,可调节性差,结果导致发电机组安装后无法并网,有的即使接上了网,也因为当地电网无法消纳而被迫停机。随着可再生能源快速发展,电网接入能力将面临巨大挑战。推进可再生能源发电技术的普及应用,建立包括高效储能技术在内的智能电网,提高对可再生能源发电的兼容量和能源利用效率是解决我国能源安全、实现节能减排目标的重要途径,是国民经济可持续发展的重大需求。
 
钠硫电池
钠硫电池是一种最典型的钠电池,1968年福特公司公开了钠硫电池的发明专利。典型的设计为管式结构,电池由作为固体电解质和隔膜的beta-氧化铝陶瓷管、钠负极、硫正极、集流体以及密封组件组成。管式钠硫电池的工作温度为300~350℃,典型的充放电反应为
 
电池在350℃下的工作电压为1.78~2.076V。虽然目前大容量管式钠硫电池已由日本NGK公司商业化,但由于钠硫电池的制造成本较高,正、负极活性物质的腐蚀性强,电池对固体电解质、电池结构和运行条件的要求苛刻,因此钠硫电池仍然需要进一步开发与提升,降低成本,提高电池系统的安全性,这也促使人们对钠硫电池技术加快研发,从根本上改善电池的安全性。同时,中温平板式和常温钠硫电池已列为部分研发机构的关注内容之一。
 
钠硫(NaS)电池是一种负极用钠、正极用硫磺、电解质用陶瓷氧化铝类材料组成的充电电池。其具有储能密度大、效率高、运行费用低、维护较容易、不污染环境、使用寿命长等优点。NaS电池储能系统自2002年实现商业化运作以来,在负荷调控、功率稳定、电能质量、直流后备电源等方面已得到广泛应用。
 
NaS电池结构
典型的NaS电池结构如图1所示。一个NaS电池单体主要包括钠(Na)负极、硫(S)正极、固体电解质陶瓷隔膜、电池壳体等多个部件以及连接这些部件的各个界面组成。数个单体电池可以组成模块,通过模块的组合最终形成储能电池堆或储能站。在一定工作温度下(约300℃[11]),钠离子(Na+)透过电解质隔膜与S之间发生可逆反应,形成能量的释放和储存。
 
NaS电池的应用
NaS电池作为二次电池中最成熟、最具有潜力的一种储能电池,其应用可以分为移动应用和固定应用两类。
 
移动应用
大功率NaS电池主要应用于军事和航天等领域,如潜艇、坦克、卫星等。由于大功率NaS电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点,故其可在潜艇、军舰等上取代现有的锂离子电池和铅酸电池,提高行驶里程、降低维护成本;减轻潜艇的自身载重,提高速度和机动性,同时节省出大量的空间,保证艇员的生活供给物品、武器及弹药的储存,提高潜艇的作战能力。NaS电池特有的瞬间大电流特点更可以应用到导弹、火箭、大炮等的发射装置上,它能使弹头出膛速度达到3~50km/s,实现超高速运行,且性能稳定,可控性好;同样该项技术也可用于航天等领域。总之,大功率NaS电池为军用、航天设备提供燃料能源,将提高军用设备的作战能力,提升航空设备的能量供给能力,对于国防实力的提高有着重要的意义。
 
大功率NaS电池也可用于交通工具,如电动车上,可提高一次性充电行驶里程,极大地减少各类交通工具上石油燃料的使用,同时还可大大降低汽车排放废气对人们生存环境的污染。
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