钠硫电池的工作原理及特点

钠硫电池

钠硫电池是以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质屏障的二次电池。在一定的操作条件下，钠离子通过电解质屏障与硫的可逆反应构成了能量的释放和储存。

传统的二次电池如铅酸电池、镍镉电池是由固体电极和电解液,而钠硫电池,相反,它是由熔融的液态和固态电解质电极,构成负极活性物质是熔融金属钠,正极活性物质硫和多硫化钠熔盐,由于硫是绝缘体,因此硫通常填充导电多孔碳或石墨毡,固体电解质和阻挡层是一种特殊的导电钠材料，称为Al2O3陶瓷材料，其外壳一般采用不锈钢等金属材料。

钠硫电池具有较高的能量密度和转换功率，可应用于动力型和能量型蓄电池。自2003年以来，日本和美国相继生产了几座兆瓦级钠硫电池储能电站。但是，钠硫电池的生产比较困难，对电池的数据、电池结构要求比较高，所以生产成本比较高。钠硫电池在使用条件苛刻的条件下工作，要坚持300~350℃，另外加热设备要坚持一定的温度。另外，电池运行控制也比较困难，如在线测量充放电状态不能很准确，有必要定期进行离线测量;安全性也相对较差。由于生产钠硫电池产品比较困难，目前市场上只有少数几种钠硫电池产品。几年前,上海电力公司和我国科学院上海硅酸盐研究所开放共同宣布大容量钠硫电池,其关键技术和关键工艺破坏严重,但至关重要的机构和工业化生产仍然存在巨大的间隔,国内钠硫电池能量积累技巧和适用于短时间内仍然很难获得突破。

钠硫电池有许多特点:一是比能较高(即电池单位质量或体积的电能量)，理论比能为760Wh/Kg。另一种是大电流，大功率放电。放电电流密度可达200-300ma/cm2，此时可释放其三倍的固有能量。另一种是高充放电功率。由于选用的是固体电解质，没有一般选择的液体电解质二次电池那种自放电和副反应，充放电电流功率几乎是100%。当然，凡事总是一分为二的，钠硫电池也有不足之处，其工作温度为300-350摄氏度，所以，电池的工作要保温隔热。而高功能的真空绝缘技术可以用来解决这一问题。