鈉硫電池工作原理

　　鈉硫電池是美國福特（Ford）公司于1967年首先發(fā)明公布的，至今才40年左右的歷史。

　　電池通常是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和外殼等幾部分組成。一般常規(guī)二次電池如鉛酸電池、鎘鎳電池等都是由固體電極和液體電解質(zhì)構(gòu)成，而鈉硫電池則與之相反，它是由熔融液態(tài)電極和固體電解質(zhì)組成的，構(gòu)成其負(fù)極的活性物質(zhì)是熔融金屬鈉，正極的活性物質(zhì)是硫和多硫化鈉熔鹽，由于硫是絕緣體，所以硫一般是填充在導(dǎo)電的多孔的炭或石墨氈里，固體電解質(zhì)兼隔膜的是一種專門傳導(dǎo)鈉離子被稱為Al2O3的陶瓷材料，外殼則一般用不銹鋼等金屬材料。

　　鈉硫電池其比能量高、可大電流、高功率放電。日本東京電力公司（TEPCO）和NGK公司合作開發(fā)鈉硫電池作為儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等，并于2002年開始進(jìn)入商品化實(shí)施階段，截止2007統(tǒng)計(jì)，日本年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過100MW，同時(shí)開始向海外輸出。

　　鈉硫電池以鈉和硫分別用作陽極和陰極．Beta-氧化鋁陶瓷同時(shí)起隔膜和電解質(zhì)的雙重作用。它的電池形式如下：

　　（一）Na（1）／beta一氧化鋁／Na2Sx（1）／C（+）

　　基本的電池反應(yīng)是：2Na+xS=Na2Sx

　　鈉硫電池具有的特點(diǎn)

　　鈉硫電池具有許多特色之處：一個(gè)是比能量（即電池單位質(zhì)量或單位體積所具有的有效電能量）高。其理論比能量為760Wh/Kg，實(shí)際已大于150Wh/Kg，是鉛酸電池的3-4倍。如日本東京電力公司（TEPCO）和NGK公司合作開發(fā)鈉硫電池作為儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平（即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲(chǔ)在電池里，到白天用電高峰時(shí)再從電池中釋放出來）、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等，并于2002年開始進(jìn)入商品化實(shí)施階段，已建成世界上最大規(guī)模（8MW）的儲(chǔ)能鈉硫電池裝置，截止2005年10月統(tǒng)計(jì)，年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過100MW，同時(shí)開始向海外輸出。

　　另一個(gè)是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達(dá)200-300mA/cm2，并瞬時(shí)間可放出其3倍的固有能量；再一個(gè)是充放電效率高。由于采用固體電解質(zhì)，所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾乎100%。當(dāng)然，事物總是一分為二的，鈉硫電池也有不足之處，其工作溫度在300-350℃，所以，電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫。但采用高性能的真空絕熱保溫技術(shù)，可有效地解決這一問題。

　　鈉硫電池作用

　　鈉與硫就會(huì)通過化學(xué)反應(yīng)，將電能儲(chǔ)存起來，當(dāng)電網(wǎng)需要更多電能時(shí)，它又會(huì)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，釋放出去，鈉硫電池的“蓄洪”性能非常優(yōu)異，即使輸入的電流突然超過額定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以穩(wěn)定的功率釋放到電網(wǎng)中——這對(duì)于大型城市電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行尤其有用。太陽能、風(fēng)能等新能源雖然潔凈，但發(fā)電功率很不穩(wěn)定。這會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)帶來不期而至的“洪峰”。儲(chǔ)能電站會(huì)將這些“綠電”先照單全收，再根據(jù)電網(wǎng)需求輸出。

　　鈉硫電池是以Na-beta-氧化鋁（AL2O3）為電解質(zhì)和隔膜，并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負(fù)極和正極的二次電池。鈉硫電池用于儲(chǔ)能具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場(chǎng)地限制、維護(hù)方便等方面。