鈉-硫蓄電池( sodium-sulfur battery)是一種使用固體電解質的高能蓄電池。其負極活性物質為熔融鈉，正極活性物質為熔融硫及多硫化鈉，固體電解質為β-氧化鋁。β-氧化鋁是Al2O3和Na2O的化合物，對鈉離子表現出高導電性，但硫卻不能通過。鈉硫器電池的工作溫度為250～350℃。
基本介紹
- 中文名：鈉-硫蓄電池
- 外文名：Sodium-sulfur batteries
- 學科：電力工程
- 領域：工程技術
- 範圍：能源
- 釋義：使用固體電解質的高能蓄電池
簡介,鈉硫電池的工作原理,鈉硫電池主要特點,我國鈉硫電池技術的發展,
簡介
通常情況下，鈉硫電池由正極、負極、電解質、隔膜和外殼組成，與一般二次電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質組成，負極的活性物質為熔融金屬鈉，正極活性物質為液態硫和多硫化鈉熔鹽。鈉硫電池（NaS）作為一種新型化學電源，自問世以來已有了很大發展。鈉硫電池體積小、容量大、壽命長、效率高，在電力儲能中廣泛套用於削峰填谷、應急電源、風力發電等儲能方面。通常情況下，鈉硫電池由正極、負極、電解質、隔膜和外殼組成，與一般二次電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質組成，負極的活性物質為熔融金屬鈉，正極活性物質為液態硫和多硫化鈉熔鹽。固體電解質兼隔膜由工作溫度在300～350度。在工作溫度下，鈉離子透過電解質隔膜發生可逆反應，形成能量的釋放和儲存。
鈉硫電池的工作原理
中心鈉負極設計的管式鈉硫電池結構。電池以金屬鈉(Na)和單質硫(S)與碳(C)的複合物分別用作陽極和陰極的活性物質，Beta氧化鋁(BetaAl2O3) 陶瓷同時起隔膜和電解質的雙重作用。新裝配的鈉硫電池一般處於完全荷電的初始狀態。鈉硫電池在 300 ℃工作溫度下，在放電的初始階段 (硫含量為100 %～78%)，正極由液態硫與液態的 Na2S5.2形成非共溶液相，電池的電動勢約為 2.076V；當放電至 Na2S3出現時，電池的電動勢降至1.78V；當放電至 Na2S2.7出現時，對應的電動勢降至 1.74V，直至液相消失。
鈉硫電池主要特點
1.理論能量密度高達 760W·h/ kg。實際比能量高，可有效減低儲能系統的體積和重量，適合於大容量、大功率設備的套用。
2.能量轉化效率高，其中直流端大於 90 % ,交流端大於 75 %。
3.無電化學副反應，無自放電，使用壽命長，可達 15a以上。
4. 鈉硫電池的運行溫度被恆定在300～350 ℃，因此其使用條件不受外界環境溫度的限制，且系統的溫度穩定性好。
5.具有高的功率特性，經大電流及深度放電而不損壞電池；具有納秒級的瞬時速度(系統數毫秒以內)，適合套用於各類備用和應急電站。
6.原材料資源豐富，價格低，無污染，適合規模化推廣套用。
我國鈉硫電池技術的發展
我國對電動汽車套用的鈉硫電池研究與國際幾乎同步，1968年上海矽酸鹽研究所已經開始了相關的研究，並在 1977 年 4 月成功組裝並示範運行了國內第一輛 6kW 功率的鈉硫電池電動車。20 世紀末，我國的車用鈉硫電池研究也與國際同樣陷入困境，研究工作幾乎停止，國內也僅有上海矽酸鹽研究所仍保留了研究隊伍，並開展相關的工作，打下了較好的技術基礎。
2006 年 8 月，上海市電力公司與上海矽酸鹽研究所合作，聯合投資開發儲能鈉硫電池。2007年1月製備成功 650A·h 的單體鈉硫電池，並在2009年3月建成了我國第一條產能達 2MW的儲能鈉硫電池中試生產線，可以小批量化製備容量為 650 A·h的單體電池。中試生產線涉及各種工藝和檢測設備 100 余台套，其中有近2/ 3為自主研發，擁有多項自主智慧財產權。
