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钠硫电池,钠硫电池基本原理

2024-10-12 01:08分类: 教育知识 阅读:

钠硫电池,钠硫电池基本原理

钠硫电池,钠硫电池基本原理

1、钠硫电池基本原理

通常情况下,钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成,与一般二次电池(铅酸电池、镍镉电池等)不同,钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成,负极的活性物质为熔融金属钠,正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐。

固体电解质兼隔膜由工作温度在300~350度。在工作温度下,钠离子()透过电解质隔膜与S之间发生可逆反应,形成能量的释放和储存。

钠硫电池在放电过程是中,电子通过外电路由阳极(负极0到阴极(正极),而则通过固体电解质与一结合形成多硫化钠产物,在充电时电极反应与放电相反。钠与硫之间的反应剧烈,因此两种反应物之间必须用固体电解质隔开,同时固体电解质又必须是钠离子导体。

目前所用电解质材料为,只有温度在300摄氏度以上时,才具有良的导电性。因此,为了保证钠硫电池的正常运行,钠硫电池的运行温度应保持在300~350摄氏度,这个运行温度使钠硫电池作为车载动力电池安全性降低,使电解质破损,从而造成安全性问题。

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2、钠硫电池的优缺点

随着近年来新能源汽车的快速发展,其核心部件——动力电池,可以说决定了新能源汽车的命运。作为新能源汽车最重要的部件,电池的成本占到30%以上。目前由于电池安全、能量和功率密度、价格等因素的不完善。,出现了锂电池、燃料电池等各种技术路线。这里提到另一种电池:钠硫电池。

钠硫电池最早由福特公司于1967年发明并发表,至今只有50年的历史。它是以金属钠为负极,硫磺为正极,陶瓷管为电解质膜的二次电池。在一定的工作温度下,钠离子可以通过电解质膜与硫的可逆反应,形成能量的释放和储存。

钠硫电池的优缺点

钠电池的主要特性

钠硫电池有很多特点:一是比能量(即单位质量或单位体积电池的有效电能)较高。它的理论比能量是760Wh/Kg,实际是150Wh/Kg以上,是铅酸电池的3-4倍。例如,日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司联合开发了钠硫电池作为储能电池,其应用目标针对电站负荷均衡(即起到调峰作用,夜间将多余的电储存在电池中,白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源和瞬时补偿电源等。,并于2002年开始进入商业化实施阶段,建成了世界上最大的(8MW)储能钠硫电池装置。

另一个可以大电流大功率放电。一般放电电流密度可达200-300mA/cm2,其固有能量可瞬间释放三次。另一个是高充放电效率。由于使用固体电解质,没有通常使用液体电解质的二次电池的自放电和副反应,充放电电流效率几乎100%。当然,事物总是一分为二的,钠硫电池也有缺点。它们的工作温度为300-350℃。因此,电池在工作时需要一定的加热和保温。而采用高性能真空绝热技术可以有效解决这一问题。

钠硫电池的优缺点

钠硫电池的优缺点

钠硫电池有几个优点:一是比能量高。它的理论比能量是760Wh/Kg,实际是150Wh/Kg以上,是铅酸电池的3-4倍。另一个是可以大电流大功率放电,可以瞬间释放3倍的固有能量;另一个是高充放电效率。

钠电池的缺点是工作温度在300-350℃之间,工作时电池需要加热保温。目前解决的办法是采用高性能的真空绝热技术。

由于钠硫电池具有高能电池的一系列吸引人的特性,许多国家最初都想将其发展成为电动汽车的动力电池,并取得了一些成果。但是钠硫电池在移动场合的使用条件比较苛刻,受空间和安全的限制而停滞不前。

钠电池是在电解液中以钠为负极,硫为正极连接而成。在一定温度下,钠离子和硫在电解液中可以发生可逆反应,产生的能量可以释放或储存。这种电池能有效延长电池的使用寿命,而且不会污染环境。钠硫电池只能在300~350℃下正常工作,有时会造成一些不便。

钠和硫这两种化学物质会发生反应,然后产生电能。钠硫电池本身会储存电能,在使用时发挥作用。例如,电网必须使用钠硫电池。有些新能源太不稳定不能发电,钠硫电池的性能比其他的稳定很多。即使出现一系列电流状况,功率一下子增加很多,钠硫电池也能承受。在大城市,他们的电网必须使用钠硫电池,这样才能稳定运行。

钠硫电池是一种二次电池,可以重复使用。这是它的独特功能。这样制备这种电池的成本会更低,原材料也会节省,这样就能起到节能的作用。但是它的能量一点也不会受影响,而且使用效率特别高。钠硫电池的维护和维修也很容易。

优点:钠硫电池能量大,效率高,节省材料,寿命长,原料易得,制备工艺简单,重量轻,使用更方便。

缺点:钠硫电池最大的缺点是安全性差。因为原料特别易燃,所以要特别注意安全问题。另外,使用钠硫电池有一定的条件,需要外部加热,最好使用真空保温技术。钠硫电池不太适合移动。

钠电池是一种新型化学能源电池,受到世界各国科学家的重视和研究。钠电池因其能量和功率高,在很多国家被用于电动车或电动汽车。这充分说明钠硫电池真的很有价值。但由于电池本身的一些局限性,近年来钠硫电池在电厂储能中得到了广泛的应用,可以充分发挥其自身的优势,环保、高能,在不久的将来可能会突破其局限性,从而更好地为我们服务。

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3、钠硫电池主要作用

钠与硫就会通过化学反应,将电能储存起来,当电网需要更多电能时,它又会将化学能转化成电能,释放出去,钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异,即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍,它也能泰然承受,再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的平稳运行尤其有用。

太阳能、风能等新能源虽然洁净,但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收,再根据电网需求输出。

钠硫电池是以Na-beta-氧化铝(AL2O3)为电解质和隔膜,并分别以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池。钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。

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4、钠硫电池和钠离子电池区别

钠硫电池是钠离子电池的一种,钠离子电池包括采用固体电解质的钠硫电池、钠-氯化镍电池,以及采用液态电解质的低温钠电池。钠硫电池主要生产和研发单位包括日本NGK公司、上海电气上海电力上海硅酸盐所组成的合资公司上海电气钠硫储能技术公司、东方电气集团公司、韩国浦项钢铁等;钠-氯化镍电池研发和生产单位包括FZ-Sonick公司(前身MES-DEA公司)、通用电气公司、东方电气集团公司、美国西北太平洋实验室等;低温钠电池目前处于研发阶段,日本住友、美国多个实验室、中国中科院等单位有涉及。钠电池在原材料方面有成本优势,受环境影响因素小,适合于规模化储能,是美国日本等国热衷开发的储能技术,但技术门槛较高,安全性设计、工艺、设备等方面都比较专业,掌握相关技术的公司和人才为数不多

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