鉅大LARGE | 點擊量：1231次 | 2018年08月24日
鈉硫電池的關(guān)鍵問題解析
目前，針對鈉硫電池存在一些質(zhì)疑的聲音，認(rèn)為鈉硫電池短期內(nèi)難以真正實現(xiàn)商用。為此，《科學(xué)時報》記者就這些問題采訪鈉硫電池的研發(fā)人——中科院上海硅酸鹽所研究員溫兆銀、劉宇，高級工程師曹佳弟等人。
問題一：安全問題
“安全問題更準(zhǔn)確地說應(yīng)該是運行可靠性的問題?！?/p>
質(zhì)疑：鈉硫電池的運行溫度在300～350℃之間，如果陶瓷電介質(zhì)一旦破損形成短路，高溫的液態(tài)鈉和硫就會直接接觸，發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)，產(chǎn)生2000℃的高溫，相當(dāng)危險。
溫兆銀：NGK公司從1992年示范運行至今，在日本已經(jīng)運行了100多座鈉硫電池儲能電站，18年期間只發(fā)生過一次起火事故，并在消防隊到達之前自行熄滅，被評定為輕微事故。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
從鈉硫電池實現(xiàn)商用之后，日本媒體進行了大量的宣傳報道，希望改變公眾的觀念，接受鈉硫電池。
事實上，任何儲能系統(tǒng)都是能量聚集系統(tǒng)，都存在安全隱患。由于采用陶瓷做固體隔膜，沒有氣體存在，因此不會爆炸。跟某些其他電池比起來，鈉硫電池事故率很低。
鈉和硫一旦直接接觸，存在安全隱患，因此我們在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取了很多安全措施，層層設(shè)防，保證即使陶瓷損害也不會簡單接觸、即使電池?fù)p壞也不會簡單外溢。
硅酸鹽所的鈉硫電池目前沒有發(fā)生過安全事故，正在進行長期運行的可靠性驗證。
問題二：壽命問題
“一旦使用實用化材料和部件，產(chǎn)品壽命能達到10年?！?/p>
質(zhì)疑：壽命短影響其性價比，難以商用。
溫兆銀：鈉硫電池和其他電池不同，沒有任何副反應(yīng)，活性物質(zhì)可以被可逆的利用而不被損耗。由于金屬零部件在硫以及硫化物介質(zhì)中高溫下長時間工作會有腐蝕，影響其壽命，所以鈉硫電池的金屬部件都采用了特殊的防腐蝕措施進行保護。
硅酸鹽所目前實驗的鈉硫電池的壽命期望值是8年，初期的退化衰減水平基本和日本相近。一旦到產(chǎn)業(yè)化階段，材料與電池的一致性得到解決，電池壽命可達到10年以上，目前日本產(chǎn)品的水平是15年左右。
問題三：溫度問題
“模塊具有很好的保溫功能，能維持一段時間的低功率運行?！?/p>
質(zhì)疑：鈉硫電池在300℃才能啟動，存在保溫耗能的問題，啟動時間長在一定程度上限制了其應(yīng)用。
曹佳弟：鈉硫電池在充電時吸收能量，需要額外的電能加熱，在放電的同時放熱，足以維持運行所需的溫度。
同時，硅酸鹽所研發(fā)的電池模塊具有很好的保溫功能，在沒有供電加熱的情況下也能長時間保溫。目前NGK公司的產(chǎn)品從運行溫度冷卻到室溫大約需要半個月時間，在斷電后的一個星期還能維持低功率運行。
問題四：廢電池處置問題
“日本已經(jīng)形成一套相當(dāng)成熟的回收技術(shù)?！?/p>
質(zhì)疑：損壞的電池難以處置，這也是鈉硫電池的軟肋之一。
劉宇：鈉硫電池跟其他電池不一樣，是可拆分電池，因此原理上說回收再利用率會較高——陶瓷部件和鈉、硫不相容，使用后可以完全分離，單獨再回收;鈉和硫部分的化合物可以可逆地分解形成鈉和硫;其他的金屬部件也可以回收再利用。
日本目前已形成一套相當(dāng)成熟的回收技術(shù)和工序。而硅酸鹽所目前也已初步形成一套清潔的回收技術(shù)工藝，在一些保護介質(zhì)里進行拆分，鈉、硫及金屬都可以被回收甚至再利用。
不過，我國的鈉硫電池如何真正高效回收再利用還需要再進行研究。
問題五：成本問題
“我們的價格不會比日本高?！?/p>
質(zhì)疑：國產(chǎn)鈉硫電池成本能否降低達到商用水平?
溫兆銀：目前在各種大容量儲能電池中，除了性能低的鉛酸電池，鈉硫電池是最便宜的。根據(jù)日本的數(shù)據(jù)，鋰離子電池的價格是鈉硫電池的3倍。液流電池也比鈉硫電池貴，因此鈉硫電池的成本比較有優(yōu)勢。
而且由于鈉、硫和陶瓷的原材料自然界儲量豐富、成本較低，同時鈉和硫都沒有特殊用途，影響其價格波動的潛在因素比較少。
中國還沒做到大規(guī)模應(yīng)用，因此價格難以確定。未來成本下降的空間主要取決于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模和制造技術(shù)。
目前NGK產(chǎn)品的價格在2000~2500元/千瓦時。我們的價格不會比國外高。
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