钠电池的研究与开发现状

钠电池的研究与开发现状

胡英瑛，温兆银，芮琨，吴相伟

(中国科学院上海硅酸盐研究所，中科院能量转换材料重点实验室，上海200050)

储能科学与技术特约文章

关键词：储能，钠硫电池，钠-氯化镍电池，钠空气电池

    传统化石能源的短缺以及温室气体的排放成为人类社会未来发展需要解决的最重要的问题之一。 能源多样化，尤其是风能、太阳能和海洋能等可再 生能源的有效利用逐渐为人们所关注。然而，这些可再生能源发电受季节、气象、时间和地域条件的影响具有明显的不连续、不稳定性。发电的出力波动较大，可调节性差，结果导致发电机组安装后无法并网，有的即使接上了网，也因为当地电网无法消纳而被迫停机。随着可再生能源快速发展，电网接入能力将面临巨大挑战。推进可再生能源发电技术的普及应用，建立包括高效储能技术在内的智能 电网，提高对可再生能源发电的兼容量和能源利用 效率是解决我国能源安全、实现节能减排目标的重 要途径，是国民经济可持续发展的重大需求。

    随着电动汽车和智能电网建设的加速推进，储能技术的发展也成为目前全球最热点的研究领域之 一，储能电池是目前电动汽车和智能电网的主要瓶颈技术。多国政府将大规模储能技术定位为支撑新 能源发展的战略性技术[1]。美国政府2009年宣布将出资34亿美元启动美国“智能电网”项目建设，加 上民间配套投资，整个投资将达80亿美元。2009年11月末，在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中，规模储能技术项目资金支持力度达1.85亿美元。我国政府高度重视储能技术的研究开发与实际应 用，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年)》将储能技术列为重要研究内容。国家电网已在2010年之前完成了智能电网的规划与试点工作，计划到2020年，全面建成统一的坚强智能电 网。储能作为提高智能电网对可再生能源发电兼容量的重要手段和实现智能电网能量双向互动的中枢 和纽带，是智能电网建设中的关键技术之一。
    在动力电池方面，锂离子电池具有高比能、高电压、高效率、无自放电、无记忆效应等优点而成为首选，但是金属锂在地球上丰度仅为17〜20 ug/g，金属钠作为仅次于锂的第二轻的金属元素， 丰度高达2.3%〜2.8%，比锂高4〜5个数量级[2]。 从这个角度来说，将钠应用于储能技术领域，具有商业化和可持续利用的巨大潜力和优势。钠硫电池、 钠-氯化镍电池（ZEBRA电池）和钠-空气电池等一类以金属钠作为负极，通过钠离子在正负极之间传导和得失电子而实现电能和化学能转换的电池， 可统称为钠电池。钠电池作为一类重要的储能电池， 在某些方面具有一定的优势，钠硫电池、钠-氯化镍 电池等已经形成了一定规模的产业和实际应用。钠电池对化学电源的发展正起到越来越重要的作用。 本文将对钠硫电池、ZEBRA电池和钠-空气电池等钠电池的研究和开发现状进行综述，介绍各种钠电 池的工作原理、结构和性能特性以及目前研发的进展，分析它们面临的主要问题，最后指出它们今后 的发展趋势。

更多内容下载原文查看

链接: https://pan.baidu.com/s/1ij32TubamXxVur8GsbHddA

提取码: w3gq