鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2151次 | 2018年08月25日
鈉硫電池在電動汽車上的應(yīng)用
8月21日,中國儲能網(wǎng)發(fā)布了中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院關(guān)于鈉硫電池的產(chǎn)業(yè)動態(tài),其中對鈉硫電池的技術(shù)背景和前景做了描述:
能源和環(huán)境是人類跨入二十一世紀(jì)所面臨的兩個(gè)嚴(yán)峻的問題。發(fā)展節(jié)能、儲能技術(shù)以及開發(fā)新型零排放的動力蓄電池替代傳統(tǒng)燃油發(fā)動機(jī),已經(jīng)受到全球各國政府的廣泛關(guān)注。采用Na-β-Al2O3陶瓷作為隔膜部件的高能量高放電電流密度電池(Na/S電池),同時(shí)具有高功率密度、長循環(huán)壽命、無自放電現(xiàn)象、100%的庫侖效率以及其本身活性物質(zhì)無毒無害等突出優(yōu)點(diǎn),是先進(jìn)的高效和綠色環(huán)保能源,作為能量存儲用于削峰填谷以及純電動/混合動力汽車電源,有難以匹敵的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。
鈉硫電池運(yùn)行在高溫(270至350℃),負(fù)極活性物質(zhì)為熔融金屬Na,正極活性物質(zhì)為熔融的單質(zhì)S,正負(fù)電極間采用固體電解質(zhì)β-Al2O3,理論比能量為760Wh/kg,電源電動勢為2.076V。作為電池的隔膜,至今研究表明β-Al2O3陶瓷難以被其他材料代替。由于Na/S電池能否研發(fā)成功以及其性能好壞,完全決定于鈉離子導(dǎo)體β-Al2O3固體電解質(zhì)的獲得及其性能優(yōu)劣,因此高性能的β-Al2O3固體電解質(zhì)的獲得是制造該類電池的技術(shù)前提。實(shí)際上,高性能β-Al2O3固體電解質(zhì)管的制備技術(shù)是制造該類高溫電池的技術(shù)瓶頸。從電池結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可以看出,高活性鈉和高腐蝕性S及多硫化鈉(放電產(chǎn)物)儲存和密封也是必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題,否則它們會直接影響電池的壽命及安全性。
中科院固體物理研究所成功突破了制備β-Al2O3陶瓷技術(shù),掌握了動態(tài)燒結(jié)技術(shù)和批量化靜態(tài)燒結(jié)技術(shù),達(dá)到國際先進(jìn)水平。成功地進(jìn)行了陶瓷玻璃封接、金屬與陶瓷連接。目前正在組裝商業(yè)化(工業(yè)化)電池,實(shí)現(xiàn)客戶需求的電池組。
預(yù)期經(jīng)濟(jì)和社會效益
鈉硫電池高的比能量密度(單位質(zhì)量)、高能量密度(單位體積)、長循環(huán)壽命以及維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),作為EV電源可以實(shí)現(xiàn)真正的零排放,如果用于轎車和公共交通,必將大大緩解我國城市日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。有關(guān)發(fā)展我國的儲能技術(shù)的意義在此也不必贅述。大家知道,我國城市,特別是大、中型城市,在盛夏和嚴(yán)冬季節(jié),經(jīng)常要拉閘限電,這不僅妨礙工業(yè)生產(chǎn)也嚴(yán)重影響城市居民生活。如果采用Na/S電池組儲能系統(tǒng)就可以將夜間的多余電能儲存起來,在用電高峰釋放,獲得”削峰填谷”效果,從而達(dá)到改善電力分布、提高電力供應(yīng)質(zhì)量和緩解電力供應(yīng)緊張局面的目的。
另外在我國的西北和南方沿海地區(qū),風(fēng)能和太陽能資源非常豐富,但這類可再生能源受天氣和季節(jié)的影響非常大,遇到陰雨天和無風(fēng)天氣,則會造成電力供應(yīng)緊張甚至中斷,給廣大使用該類可再生能源的用戶(在西北大多是偏遠(yuǎn)貧困地區(qū))造成生成和生活的嚴(yán)重影響。正由于這種電力供應(yīng)的不穩(wěn)定性,據(jù)報(bào)道目前我國70%以上的風(fēng)力電站所發(fā)的電不能(允許)入網(wǎng),給國家和相關(guān)眾多企業(yè)造成巨大損失。顯然,鈉硫電池組儲能系統(tǒng)如果與風(fēng)力和太陽能發(fā)電站連接,將會從根本上解決該類可再生能源供應(yīng)中的電力漲落問題,從而發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
擬研制10KWh鈉硫演示電池組
上海西恩迪蓄電池有限公司亞太區(qū)業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)文寶玉對于文章中描述鈉硫電池能量密度760Wh/kg,認(rèn)為可以用在電動汽車上,較之以前在靜態(tài)儲能使用更為前衛(wèi),提出這建議者提出四個(gè)問題:
1)若汽車靜置一兩個(gè)星期或更長時(shí)間不開動,保持鈉硫電池的工作溫度(270~350度C)的耗電量是多少?
2)若為節(jié)省靜置耗電量而關(guān)閉鈉硫電池系統(tǒng),使用時(shí)預(yù)熱到工作溫度的時(shí)間要多久?
3)鈉硫電池的放電功率能適合電動汽車使用嗎?
4)以前鈉硫電池是在靜態(tài)儲能使用,若安裝在汽車上,急?;蚱囒s撞時(shí)陶瓷隔膜是否會被破壞而引起安全問題。
綜上所述:不能因?yàn)殁c硫電池能量密度高就認(rèn)為可以用在電動汽車上。
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