2022年钠硫电池工作原理及特性 .pdf

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1、钠硫电池工作原理及特性就像江河中奔腾的流水，电流通过电网奔向千家万户时，也会不时掀起“波涛”，冲击用电设备，甚至引起事故。最近，上海科学家成功组装起了一套聪明的电能“蓄水池”，它能像水库蓄洪一样，将过多、过猛的电流储存起来，当电网需要的时候，再帄稳地释放出来。10 月 14 日，中科院上海硅酸盐研究所与上海电力公司宣布：经过多年攻关，他们成功完成了大容量城网储能钠硫电池的中试研发，并建成了一条 2 兆瓦的中试生产示范线和一套10 千瓦的储能系统示范装置。明年5 月，储能电站将出现在世博会上。在上硅所的嘉定中试园区，记者见到了这条示范线。一个个直径9.4 厘米、长 53 厘米的不锈钢圆筒整齐地竖

2、立在80 厘米见方的不锈钢箱子里这就是用来为电网“蓄洪”的钠硫电池。打开这些不锈钢圆筒，特制的氧化铝陶瓷薄膜将作为正极的硫与作为负极的钠隔开当电流通过时，钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去。项目技术负责人之一、上硅所研究员刘孙告诉记者，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10 倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中这对于大型城市电网的帄稳运行尤其有用。太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出。其

3、实，钠硫电池储能电站更大的作用在于为整个电网“削峰填谷”。众所周知，电网必须按照满足最大用电负荷来修建。2008 年，上海最高用电负荷持续小时数只有 104.5 小时，而为满足这短暂的高峰负荷，却需要投资200 亿元。刘孙为记者算了一笔账：1 千瓦功率的储能电池可节省电网投资1.3 万元，通过“削峰填谷”，可使每吨标准煤所发的电多利用100 度，可带来经济效益480 元。预计到 2015 年，上海电网峰谷差可达16000 兆瓦，即使只将 20%的“谷电”存储起来，用于高峰时段，其经济效益就超过70 亿元而建设储能电站的投资，仅需20 亿元左右。在研发大容量电力储能系统的同时，科研人员还同步研发

4、了生产线等关键设备 100 多台，积累了多项专利。目前，他们已建成2 兆瓦中试生产线，每月可生产钠硫电池 200-250 个。“下一步，我们将联合更多企业力量，探索更大规模生产的工艺。”上硅所所地合作处处长夏天然告诉记者，仅上海一地可预见的市场规模就可达 400 亿元。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 13 页 -在文中关于电池放电机理的描述存在原则错误，不过我想这大概只是记者的失误。由于自己当年曾经投入不少时间在钠硫电池上，自然对此会有些想法。当年放弃对钠硫电池的研究，主要是因为投入资金的几个协作单位，包括北京大学、北京玻璃研究所和北京电池厂都不愿意继续下去了。但

5、即使他们愿意继续研究，其实也已经不太可能。这是因为虽然当时我们研究的电池功率密度已经比较高，甚至也开过一辆实验车，但其再充电寿命只有30 周左右，远远达不到实用要求。况且几个单位的财力拮据，也根本不可能继续支持研究，提供根本改变研究途径的必要条件。钠硫充电电池的寿命主要取决于两个因素，其一是正极与负极物质的反应导致电介质产生不可逆变化，从而在经过数十周的再充电以后容量和功率会逐渐减小；其二是由于电介质的变质或者其物质结构的破坏，最终在电池内部形成钠和硫的短路而烧毁。解决这两个问题的中心问题是制造出长寿命的陶瓷固体电介质，比较可靠的方法是在高压下压铸高密度氧化铝管坯，然后烧制成陶瓷。然而我们当时

6、只能在常压下用注浆方法制备。按照我那会的看法，这种常压注浆会导致晶体的定向排列，对于所烧制的管件成品的强度、耐蚀性和导电性均有不利影响。但配备一台大型超高压制备系统谈何容易？估计就是卖了整个电池厂也未必够用。从上面的文章和其他材料提供的信息看来，如今电池的再充电寿命问题大概是解决了。不过要想使钠硫电池得到真正的推广，还要解决几个十分重要的问题，在目前网上提供的材料中。我还没有看到足以说明问题答案：1 安全问题：钠硫电池仅只在达到320 度左右的温度，即仅当钠和硫都是处于液态的高温下才能运行。而如果陶瓷电介质一旦破损形成短路，高温的液态钠和硫就会直接接触，发生剧烈的放热反应。这种反应虽然不会产生

7、气体发生爆炸，但会产生高达 2000 度的高温，相当危险。我在一次连接一组已经加热到300 度的钠硫电池时，由于一个电池单体中电介质管破裂，高达2000 度的硫化钠烧熔了不锈钢电池壳，火焰冲到 3 米之高。我因为刚好回头去拿工具，躲过了这两秒钟，从而捡了一条命。资料上说，钠硫电池的安全问题也已经解决。但我想，除非能在任何情况下将钠和硫完全隔绝，否则是谈不上安全的。作为车用电池，出现这种事故更意味着车毁人亡。因为作为两极的液态钠硫之间只能有用来导电的陶瓷电介质，而不可能以任何其他惰性、绝缘的高强度物质将其完全隔绝，所以解决这个问题很不容易。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页

8、，共 13 页 -当初美国福特公司采用了毛细电介质管来避免钠硫的大面积接触，但造价极高，商业推广是不现实的。2 保温与耗能问题：在高温下运行的另一个问题是保温耗能的问题。钠硫电池在300 度下才能启动，用不着进行什么分析就可以想到，这对于将其用作车用电池是一个颠覆性的缺点。用外电源保温当然十分不便，如用自身电力保温，则将大大影响最大行车里程；3 环境影响与庖电池处置问题：损坏的电池难于处置，这也是钠硫电池的软肋之一。无论在何种情况下损坏，不外需要处理下述几种物质：1）金属钠：在空气中将立即自行燃烧，生成氧化钠，随后在空气中吸收水分，形成高腐蚀性氢氧化钠。如果遇到大量水，则还会立即引起爆炸。2）

9、混在导电纤维中的游离硫：如果在高温下，则生成腐蚀性二氧化硫气体，如果在低温下，则需要设法将导电纤维和硫分离，加以回收；3）硫化钠：具有恶臭和腐蚀性的化合物，需要作为危险庖物处理和处置。如果打算作为资源回收，则需要经过十分复杂的化学工艺和设备；如果上述问题没有得到根本解决，恐怕钠硫电池作为车用电池大规模上市和应用是不可能的。但如果如前文所说作为固定的大型储能电池来用，因为保温比较容易、设施远离工作人员，应用条件相对宽松，也许实用的可能性要大一些，不过如果一旦损坏，会危害电网运行、其环境影响，尤其是对大气和人员健康的影响程度比车用也更要大得多，投放市场仍需万分谨慎。总之，我对于钠硫电池的推广和应用

10、问题，如果还不是完全否定的话，也还是持比较悲观的态度。由于始终没有看到究竟现在钠硫电池的再充电寿命究竟是多少，对于上述问题究竟是如何处理和解决的。我觉得以现在的水帄能不能称之为“成功”，还有待商榷。最好是等等，看看国外推广应用（如果有的话）的后果为好。千万不可急功近利，一哄而上。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 13 页 -储能技术促钠硫电池产业发展智能电网是目前国家电网的重点建设方向，储能技术是智能电网的核心技术之一。而钠硫电池因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能使用。7 月 25 日，上海市政府与国家电网公司在沪

11、正式签署智能电网建设战略合作协议。上海电气集团公司、上海市电力公司和中科院上海硅酸盐研究所共同签署了关于推进钠硫电池产业化的合作意向书。中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声出席签约仪式。上海市委副书记、市长韩正，国家电网公司党组书记、总经理刘振亚，中国科学院副院长阴和俊分别致辞。韩正在致辞时说，发展智能电网等战略性新兴产业，建设坚强智能电网，是加快转变经济发展方式的必然选择，是实施国家能源战略的重要举措。上海将努力成为智能电网功能应用示范基地、关键技术研发基地和主要装备制造基地。上海已将发展智能电网作为高新技术产业化的重要方面，对智能电网应用、研发和产业化给予全面支持。上海将全力配合国家电网

12、公司开展的建设坚强智能电网各项工作，充分依托中国科学院的科技支撑作用，推动上海智能电网在关键技术研发和产业化方面实现突破。阴和俊指出，中国科学院与上海市人民政府和国家电网公司有着长期的友好合作历史，并已分别签署战略合作协议，开展了良好的合作。面对国家能源安全，中科院积极发挥科技国家队的优势，在多个领域主动部署。在智能电网方面，针对技术和发展涉及领域广泛，需要材料、器件、信息、通讯、控制和管理等多学科参与的特点，中科院发挥多学科的综合优势，前瞻部署并在大容量储能电池与系统、电动汽车、物联网及传感器、半导体照明等领域取得了一些重要成果。加强在智能电网关键技术方面的研发，共同推进我国智能电网建设与技

13、术发展，对于推进我国产业结构调整、加快经济发展方式转变和培育战略新兴产业具有重要意义。“采用电力储能技术，可以提高电网经济性、安全性和供电可靠性，支持新能源发展。”中科院上海硅酸盐研究所所长罗宏杰教授告诉记者。“采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗。”中科院上海硅酸盐所能源材料研究中心主任、上海钠硫电池研制基地技术总工程师温兆银研究员介绍说。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 13 页 -据了解，中国科学院上海硅酸盐研究所积极响应国家战略，通过与国家电网上海市电力公司先期合作，在上海市科委

14、等部门的支持下，在大容量钠硫储能电池研制方面获得重要突破，成功研制出具有自主知识产权的容量为650Ah 的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。据悉，现已建成2 兆瓦大容量钠硫单体电池中试生产示范线，800千瓦时的钠硫储能示范电站已成功运行，标志着钠硫储能电池已基本具备产业化条件。在向产业应用的转移阶段，上海电气（集团）总公司参与合作，从研发、生产到应用，三家单位强强联合，集成社会优质资源，创新管理模式，有力地推进了钠硫储能电池向产品化、实用化发展。阴和俊表示，中科院上海硅酸盐研究所提供技术源头，国家电网上海市电力公司继续发挥应用牵引，上海电气

15、具备强大的制造和生产管理能力，相信“通过三方合作，一定能切实发挥科技对产业的引领与支撑作用，为我国智能电网的发展作出重要贡献”。据悉，上海将重点发展新能源接入与控制、电力储能、电力电子应用及核心器件、智能变电站系统及智能设备、智能配电网与智能用户端、高温超导、相关的IT通信及软件信息服务业等方面产业和技术。到2012 年，上海将力争培育35家智能电网行业龙头企业，形成有竞争力的智能电网产业集群，产业规模达到500 亿元左右。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 13 页 -钠硫电池是美国福特(Ford)公司于 1967 年首先发明公布的，其比能量高、可大电流、高功率放电

16、。日本东京电力公司(TEPCO)和 NGK 公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄、UPS 应急电源及瞬间补偿电源等，并于 2002 年开始进入商品化实施阶段，截止2007 统计，日本年产钠硫电池电池量已超过 100MW，同时开始向海外输出。1、基本原理钠硫电池以钠和硫分别用作阳极和阴极Beta-氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。它的电池形式如下：(一)Na(1)beta 一氧化铝 Na2Sx(1)C(+)基本的电池反应是：2N a+xS=Na2Sx 2、钠硫电池特性 钠硫电池的理论比能量高达760Wh kg，且没有自放电现象。放电效率几乎可达 100。钠硫电池的基

17、本单元为单体电池，用于储能的单体电池最大容量达到650 安时，功率 120W 以上。将多个单体电池组合后形成模块。模块的功率通常为数十 kW，可直接用于储能。钠硫电池在国外已是发展相对成熟的储能电池。其寿命可以达到使用1015年。3、钠硫电池的缺点?不能处理部分循环e.g.风能，SOC 只能用帄均值计量，所以需要周期性的离线度量；?过度充电时很危险；?高温 350oC 熔解硫和钠，因此需要附加供热设备来维持温度。编辑本段简介及原理钠硫电池是美国福特(Ford)公司于 1967 年首先发明公布的，至今才40年左右的历史。电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅

18、酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 13 页 -盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里，固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3 的陶瓷材料，外壳则一般用不锈钢等金属材料。编辑本段特点钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于100Wh/Kg，是铅酸电池的3-4 倍；另一个

19、是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达 200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3 倍的固有能量；再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质，所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应，充放电电流效率几乎100。当然，事物总是一分为二的，钠硫电池也有不足之处，其工作温度在300-350，所以，电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。编辑本段意义钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致力于发展其作为电动汽车 用

20、的动力电池，也曾取得了不少令人鼓舞的成果，但随着时间的推移表明，钠硫电池在移动场合下(如电动汽车)使用条件比较苛刻，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在 80 年代末和 90 年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性。如日本东京电力公司(TEPCO)和 NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调帄(即起削峰帄谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002 年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池

21、装置，截止2005 年 10 月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 13 页 -请教马兰凤老师：钠硫电池充放电时钠离子事怎样通过-NaAl11O17 电解质实行传递的呢？钠硫电池为什么不能过充和过放呢？相对锂离子电池，钠硫电池的实际能量密度和功率密度也不是很大，而且其安全性差，且成本高，那么用钠硫电池做储能电站的优势在哪里呢？谢谢！1、NaS蓄电池作用原理NaS电池是当前开发的一种高能蓄电池，它所贮存的能量为常用铅蓄电池的5 倍(按相同质量计)，它具有运行无声、无污染、价廉、安全、使用寿命长以及维修费低廉等

22、优点。常用的电池是由一个液体电解质将两个固体电极隔开，而 NaS电池正相反，它是由固体电解质将两个液体电极隔开：一个由 Na Al2O3 固体电解质做成的中心管，将内室的熔融钠(熔点 98)和外室的熔融硫(熔点 119)隔开，并允许 Na离子通过。整个装置密封于不锈钢容器内，此容器又兼作硫电极的集流器。在电池内部，Na离子穿过固体电解质和硫反应从而传递电流。350时，NaS电池的断路电压为 2.08 V。已知硫的化学式为S8，在外电路中被还原成多硫离子。钠硫电池的理论比容量可达 760 W?h/kg，实际已达到 300 W?h/kg，且充电持续里程长，循环寿命长。负极的反应物质是熔融的钠在负极

23、腔内，正极的反应物质是熔融的硫在正极腔内。正极和负极之间用Al2O3电绝缘体密封。正极腔和负极腔之间有NaAl11O17陶瓷管电解质。电解质只能自由传导离子，而对电子是绝缘体。当外电路接通时，负极不断产生钠离子并放出电子，电子通过外电路移向正极，而钠离子通过 NaAl11O17电解质和正极的反应物质生成钠的硫化物电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解质分解，内部压力过高等问题；过放会导致活性物质的恢复困难2、钠硫电池作为电化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面，由于它不排放任何有害物质，使用或报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义

24、上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的 优势,主要体现在原材料储量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受场地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最具有潜力的一种储能电池。而在我国，钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。主要优点钠硫电池可以通过 削峰填谷 的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎 50%。在未来的 15 年中，我国电力需求的年增长率预计达到每年5.87.2%，2005 年电力消耗为 2469TWh，到 20

25、10 年预计达到 3000TWh，2020年则将达到 5000TWh。与此同时，电力消耗的昼夜峰谷差也在日益扩大，以上海市为例，2006 年的最高用电负荷近2000 万千瓦，峰谷差高达40%。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 13 页 -需要视情况而日开夜停，为此需要付出巨大的代价。要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池储能是最有效的途径，它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电

26、能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电、供电中断的情况下提供电能。根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近 50%；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于社会还是政府而言，都是一项具有重要意义的能源工程。钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25%，但到 2

27、010 年预计将达到 8.63%，2020 年则将增长到 15%20%。风力发电和太阳能发电是近几年发展和增长最快的两种可再生能源，全球风电装机容量已达25000MW 以上；太阳能发电总量已达9100MW。我国近几年风力发电和太阳能发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且，随着社会的发展，对于用电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能太阳能等可再生能源的应用前景。钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能太阳能等发电方式配套的一种最理

28、想的储能电池。因此，随着风能太阳能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意义。钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续航里程、降低维护成本。以U32 潜艇为例：该舰现行配置动力电池为2000 千瓦时铅酸电池，重量约为160 吨，由 5 万小块电池组成，且潜行时间短。惊人的电池重量占据着艇内的有限空间，潜艇自身负荷增大，不但影响速度、下潜时间，也局限了战备、供给物质的容量。高性能的钠硫

29、动力电池在同等电容量的情况下，重量最多只有 25 吨，体积也只有它的1/51/6。Na/S电池的使用将大大减轻艇的自身载重量，提高体速度和机动性，同时节省出大量的空间，保证艇员的生活供给物品、武器、弹药的储存，大大提高潜艇的作战能力。而其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每秒 350 公里超高速运行，且性能稳定，可控性好。这样的发射装置不但后坐力小，发射时无烟雾、不喷火及光，也无冲击波和辐射，稳定性好，隐蔽性好，对大气空间也无污染，其成本只是化学燃料的1%10%。同样该项技术，也可用于航天领域，比如地对空的定向发射等。钠硫电池项目在未来的储能

30、调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用；以上海电网为例作简单估名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 13 页 -算：截止 2005 年底，上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为 13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组 24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷 7799MW（2006 年 9 月 11 日），但上海 6，7，8 三个月的月帄均负荷为 85%。那么剩余的功率为，13368.4MW 15%=2005.26MW=2005260KW，每月剩余的电能为：2005260KW 24h30day=14437872

31、00KWh=14.44亿度。如果将这些电能用钠/硫电池储能系统储存起来，考虑到 AC-to-DC及 DC-to-AC的转化效率为 0.8，上海居民峰谷电价 0.3 元/KWh，峰时电价 1.7 元/KWh，则差价为 1.4 元/KWh。故每月可利用的电能为 14.44 亿度 0.8=11.552，节约的电费为 11.5521.4=16.17 亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约4050 亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年节约的能源是个底大的数字。建立节约型社会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必然选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技

32、术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100%的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。此外，中小型的钠/硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时，中小型的钠/硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。国外大力（尤其是日本）发展钠硫电池储能除钠硫电池本身的高性能特点外，一个主要的原因是从资源和环境考虑，铅酸电池不仅比能量低，其制造过程和庖旧电池对环境都会造成严重污染，锂离子电池中的Li和 Co（目前其正极材料LiCoO2

33、）的地球储量都不丰富（尤其是Co），此外 Co有毒性，其制造过程和庖旧电池对环境和人体都有伤害。与此相反，Na 和 S几乎用之不竭。单质Na 和 S元素本身对人体是没有毒性，而且庖旧电池中的 Na 和 S几乎可以 100%的回收。因此，无论是从发展新型能源、节约能源、环境保护的角度看，还是从可持续发展的战略高度去衡量和思考，我国发展钠硫电池储能系统是完全有必要的，使该项技术转化为生产力已刻不容缓。3、钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提

34、高电力质量等方面。目前在国外已有100 余座钠硫电池储能电站在运行中，涉及工业、商业、交通、电力等多个行业，是各种先进二次电池中最为成熟的一种，也是最具有潜力的一种先进储能电池。可参考：钠硫电池及其储能应用一文名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 13 页 -作 者：温兆银 Wen Zhaoyin 作者单位：中国科学院上海硅酸盐所钠硫电池简介钠硫电池作为化学能源家族中的新成员，它的产生一方面弥补了因能源不足而引发的危机，另一方面由于他不排放有害物质，使用获报庖后也不会对环境造成二次污染，是一种真正意义上的环保型新能源。钠硫电池用于储能具有独到的优势，主要体现在原材料储

35、量大、能量和功率密度大、充放电效率高、不受产地限制、维护方便等特点。钠硫电池在国外已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通电力等多个行业。是各种先进二次电池中最具有潜力的储能电池。而在我国钠硫电池的开发和应用则基本上处于空白状态。市场前景：1 钠硫电池可以通过削峰填谷的方式解决日益突出的供电紧张现象；可以节省现有发电能源近乎 50.在未来的 15 年中,我国电力需求的年增长率预计达到每年5.87.2，到2010 年预计达到 3000TW，2020 年则将达到 5000TW。与此同时，电力消耗的昼夜谷差也在日益扩大，以上海市为例

36、，2006 年的最高用电负荷近2000 万千瓦，峰谷差高达 40。在低谷电力帄衡时，上海电网内的大型火电机组低谷出力大多要减至最低，小型机组更是要视情况而日开业停，为止需要付出巨大的代价。要解决这种电力使用严重不对称而造成的电力紧张现象，利用钠硫电池村储能是最有效的途径。它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电，供电中断的情况下提供电能。根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理

37、-第 11 页，共 13 页 -省全球用于发电的能源近50；也就是说钠硫储能电站相当于一个巨大的节能器，能够使得现有发电站的资源消耗量减少一半，相应地这些有限的不可再生资源的使用年限可以增加一倍。这无论对于会还是府而言，都是一项具有重大意义的能源工程。2，钠硫电池作为一种先进的储能电池，可以从根本上解决风能太阳能输出电力不稳定的问题；是风能产业推广的重要配套产品。大力发展可再生能源是全球未来电力生产的大方向。目前，我国的可再生能源仅占电力生产总量的0.25，但到 2010 年预计将达到 8.63，2020 年则将增长到 1520。风力和太阳能发电是近近几年发展和增长最快的两种可再生资源，全球风

38、电装机容量已达25000MW 以上，我国近几年风力发电发电都增长很快，且发展潜力巨大。由于可再生能源的电力输出随着风、光照等资源的强度同步变化和波动，因此无法直接向电网输出或向用户出售，需要经过稳定后方可和电网安全对接输出。而且随着会的发展对于电质量的要求日益提高，这也使得储能电池质量的高低直接决定了风能等可再生能源的应用前景。钠硫电池的长寿命和快速充电等特性使得它成为与风能等发电方式配套的一种最理想的储能电池。因此随着风能产业的不断发展，钠硫电池产业必将迎来一个崭新的发展机遇。3、钠硫电池的诸多远胜于传统电池的优点使其完全可以取代传统电池而成为潜艇、军用武器等的储能电源，对于国防有着重要的意

39、义。钠硫电池具有能量密度大、充电速度快、使用寿命长等特点，因此它便可以在潜艇、军舰等领域取代现有的锂离子电池和铅酸电池，大大提高续行里程、降低维护成本。经济效益钠硫电池项目在未来的储能调峰、稳定风能输出、特种领域应用等方面有着极其重要的作用。以上海电网为例做简单估算：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 13 页 -截止 2005 年底上海电网（含崇明岛、长兴岛）总调装机容量为13368.4MW，其中火力发电机组13344MW，风力发电机组 24.4MW。上海年最高负荷19543MW，最低负荷 7799MW，考虑峰谷差，每月剩余的电能为14.44 亿度。如果将这些电能

40、用钠硫电池储能系统储存起来，考虑到AC-to-DC 及 DC-to-AC的转化效率为 0.8，上海居民峰谷电价0.3 元/KWh，峰时电价 1.7 元/KWh，则差价为 1.4 元/KWh。故每月可利用的电能为14.44 亿度 0.8=11.552，节约的电费为 11.552 1.4=16.17 亿元。如果考虑全年仅上海就可以节约4050 亿度电。可想而知，如果将该储能系统应用到北京、应用到全国各主要电网，则每年可节约的能源是个底大的数字。建立节约型会是我国的一项基本国策，节约能源是我国走持续发展道路的必须选择，而能量储存是实施节约能源战略的重要技术措施。大功率钠硫动力电池具有高功率密度、长循

41、环寿命、无自放电现象、100的库仑效率以及维护简单等突出优点，使得它在大规模能量储存方面有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。此外，中小型的钠硫电池储能系统可以与太阳能电池发电站、风能发电站匹配，解决我国老、少、边、穷的不发达地区居民及边防哨所供电质量和供电安全性。同时中小型的钠硫电池储能系统还可以用于城市居民小区的应急电源。会效率国外大力（尤其是日本）发展钠硫电池储能除钠硫电池本身的高性能特点外，一个主要的原因是从资源和环境考虑，铅酸电池不仅比能量低其制造过程和庖旧电池对环境都会造成严重污染，锂离子电池中的Li 何 Co（目前其正极材料LiCoO2）的地球储量都不丰富（尤其是Co），此外 Co 有毒性，其制造过程和庖旧电池对环境和人体都有伤害。于此相反，Na 和 S 几乎用之不竭，单质Na和 S 元素本身对人体是没有毒性，而且庖旧电池中的Na 和 S 几乎可以 100的回收。因此，无论是从发展新型能源、节约能源、环境保护的角度看，还是从可持续发展的战略高度去衡量和思考，我国发展钠硫电池储能系统是完全有必要的，使该项技术转化为生产力已刻不容缓。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 13 页 -