钠硫电池储能系统

钠硫电池储能技术将如何发展?大容量钠硫电池在规模化储能方面的成功应用以及钠与硫在资源上的优势，激发了人们对钠硫电池更多新技术开发的热情，钠硫电池储能技术的发展势头将在较长的时间内继续保持并不断取得新进展。 1 温兆银.钠硫电池及其储能应用 [J].上海节能,2007 (02):7-10.. 钠硫电池有哪些无机材料?钠硫电池中包含了多种无机材料,这些材料有电解质陶瓷隔膜、正负极之间的绝缘陶瓷、封接用玻璃、金属焊料、导电碳、集流用金属电极以及活性物质钠与硫等。 钠硫电池的性能好坏在很大程度上由这些材料的特性所决定,高性能的材料及部件是保证钠硫电池性能和可靠性的基础。 Beta- 氧化铝 电解质陶瓷是其中的核心材料,它是具有钠离子导电性的铝酸钠,具有组成复杂、层状结构、液相烧结等特征;利用独特的双ZETA技术,实现了材料中化学成分、显微结构的高度均匀性,并在突破介质体系研究的基础上,实现了陶瓷材料低成本、绿色、工程化制备。 批量化制备的Beta-氧化铝陶瓷管如图2所示,其壁厚为1.5～2mm,相对密度大于99%,无形变,陶瓷的抗折强度达到250MPa以上,300℃时的电导率达到0.15×10-3S/cm。. 钠硫电池单电池的主要技术难点是什么?钠硫电池单电池的主要技术难点在于固体电解质beta-氧化铝陶瓷管的制备，目前在高质量陶瓷管的批量化自动化生产方面已经有很大进展，但其产量仍有限，成本仍较高。 单电池技术另一个重要难点在于电池组件的密封，目前国内外已开始研发与beta-或alfa-陶瓷热系数相适应的 玻璃陶瓷材料 作为密封材料，这也是降低单电池成本的一个新途径。 由于硫和硫化物均具有强腐蚀性，低成本的抗腐蚀电极材料研发也是单电池技术的研究焦点之一，目前已成功开发出一些可用于集流电极的抗腐蚀沉积层，如在廉价衬底上沉积 碳化物 或陶瓷材料。 此外，改善钠硫电池电极与固体陶瓷电解质之间的界面极化也是提高电池电化学性能和安全性能的一个重要方面。 目前，钠硫电池较高的制造成本、运行长期可靠性、规模化成套技术是其大规模应用的主要瓶颈问题。. 钠硫电池由什么组成?通常情况下，钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成，与一般二次电池（铅酸电池、镍镉电池等）不同，钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成，负极的活性物质为熔融金属钠，正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐。 固体电解质兼隔膜由工作温度在300～350度。 在工作温度下，钠离子（）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。 钠硫电池在放电过程是中，电子通过外电路由阳极（负极0到阴极 (正极)，而 则通过固体电解质 与一结合形成多硫化钠产物，在充电时电极反应与放电相反。 钠与硫之间的反应剧烈，因此两种反应物之间必须用固体电解质隔开，同时固体电解质又必须是钠离子导体。 目前所用电解质材料为，只有温度在300摄氏度以上时， 才具有良的导电性 [2]。. 室温钠硫电池有哪些优点?室温钠硫电池具有初始放电容量较高的优点，但存在与锂硫电池类似的穿梭效应、钠枝晶和硫极利用率低等问题，导致室温钠硫电池的循环稳定性较差，目前无法商用。 近年来，工作温度在100～200 ℃的中温钠电池体系的研究取得了丰富的成果，令人鼓舞 [124 - 128]。 中温钠硫电池与高温钠硫电池类似，同样采用 β" -Al 2 O 3 固体电解质和熔融钠负极，能有效避免钠枝晶和穿梭效应，现阶段具有更高的研究和应用价值 [129]。 然而由于运行温度降低，固体电解质的钠离子电导率下降，多硫化钠的溶解度降低等问题使中温钠硫电池的倍率性能相比于高温钠硫电池明显降低 [15 - 16]。 低温化与高比功率的矛盾成为中温钠硫电池发展的关键技术瓶颈。. 钠硫电池的密封件有哪些缺点?出于安全和性能方面的考虑，钠硫电池所有部件的密封必须具有高度完整性和气密性。 密封部件和集流体直接接触强还原性钠或强腐蚀性硫基电极材料，使它们的热匹配性和机械化学稳定性成为影响电池安全和性能的重要因素。 图2 所示的密封部件中， α -Al 2 O 3 陶瓷和 β" -Al 2 O 3 陶瓷之间的密封材料1通常采用玻璃材料，并且硼硅酸盐玻璃由于其高机械强度和化学耐久性而被优选 [57]。 然而，硼硅酸盐玻璃具有脆性高、密封温度高、易析出方石英、与密封件热膨胀匹配差等固有缺点 [110]，因此开发钠硫电池用的稳定性更好的玻璃类密封件仍具有挑战性。