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分析当前钠硫电池五大关键问题

钜大LARGE  |  点击量:983次  |  2020年12月08日  

钠硫电池五大关键问题目前,钠硫电池的声音还存在一些疑问,认为钠硫电池在短时间内难以实现商用。为此,《科学时报》记者采访了钠硫电池的研发人员文兆银、刘宇、高级工程师曹家笛等。


问题1:安全


安全更多的是一个操作可靠性问题。


疑问:钠硫电池的工作温度在300~350℃之间,假如陶瓷介质一旦断路短路,高温液体钠和硫磺会直接接触,剧烈放热反应,出现2000℃的高温,相当危险。


Wan:NGK自1992年示范运营以来,已经在日本运营了100多家sodia-硫磺电池存储厂。在过去的18年里,只有一起火灾事故在消防队到来之前就自行扑灭了。


自硫磺电池商业化使用以来,日本媒体进行了大量的宣传,希望改变公众的认知,接受硫磺电池。


事实上,任何储能系统都是一个储能系统,都存在安全隐患。由于采用陶瓷固体膜片,没有气体,所以不会爆炸。钠硫电池与其他电池相比事故发生率较低。


一旦钠和硫直接接触,就存在安全隐患,所以我们在结构设计上采取了很多安全措施,层层设防,确保即使是陶瓷的损伤也不会简单的接触,即使是电池的损伤也不会简单的溢出。


硅酸盐研究所钠硫电池未发生安全事故。


问题2:长寿


一旦使用了实用材料和元件,产品寿命可达10年。


疑问:寿命短影响其性价比,难以投入商业使用。


钠硫电池与其他电池不同,它没有任何副用途。活性物质可以可逆地使用而不损耗。由于金属元件在硫和硫化物介质中长期高温腐蚀,影响了其使用寿命,故硫电池金属元件需采取特殊的防腐措施。


目前正在硅酸盐研究所测试的钠硫电池的预期寿命为8年,其初始退化衰减水平与日本基本相当。一旦在工业化阶段解决了材料和电池的一致性,电池寿命可以达到10年以上,而目前日本产品的电池寿命只有15年左右。


问题3:温度


该模块具有良好的绝缘功能,可以在一段时间内保持低功耗运行。


疑问:钠硫电池只能在300℃时启动,存在保温和能耗问题。启动时间长在一定程度上限制了其应用。


曹家迪:钠硫电池充电时会吸收能量,所以要额外的电能来加热电池。当它们放电时,它们同时释放热量,这足以维持操作所需的温度。


同时,硅酸盐所研制的电池模块具有良好的保温功能,在没有电源的情况下加热也可以长时间保温。目前NGK产品要半个月左右的时间从工作温度冷却到室温,并且在断电后可以维持一周的低功耗运行。


问题4:废弃电池的处理


日本已经开发出相当复杂的回收技术。


疑问:损坏的电池很难处理,这是钠硫电池的弱点之一。


刘宇:与其他电池不同,钠硫电池是可拆卸电池。因此,原则上,回收和再利用的比率会更高。陶瓷元件与钠和硫不相容。钠和硫部分中的化合物可以可逆分解形成钠和硫;其他金属部件也可以回收利用。


日本已经形成了一套比较成熟的回收技术和流程。而硅酸盐也初步形成了一套清洁回收工艺流程,在一些保护性的分离介质中,钠、硫和金属可以回收甚至再利用。


然而,我国如何有效地回收钠硫电池还要进一步的研究。


问题5:成本


我们的价格不会高于日本的。


问题:国产钠硫电池的成本能否降至商用水平?


万:钠硫电池是各种大容量蓄电池中最便宜的,除了性能较差的铅酸电池。据日本称,锂离子电池的价格是钠硫电池的三倍


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