鉅大LARGE | 點擊量:714次 | 2019年06月27日
鈉鎳電池很有用,但也沒“碾壓鋰電池”那么玄
最近,有新聞報道:某公司投入建設近兩年的鈉鎳電池項目一期正式投產(chǎn)。該項目投產(chǎn),也標志著我國首個鈉鎳電池項目正式量產(chǎn)。據(jù)了解,該項目計劃總投資6.59億元,規(guī)劃總產(chǎn)能500MWh,一期產(chǎn)能50MWh?!?br/>
總體來說,大多新聞的報道比較客觀,這也是中國在這種儲能技術上產(chǎn)業(yè)化的重要進展,應該為安力能源公司感到驕傲。然而并非所有的新聞報告都能夠足夠的客觀,而這種鈉鎳電池技術本身偏冷門,加上一些不嚴謹?shù)膱蟾?,就會誤導普通人,比如:
壽命是鋰電池的2到5倍?體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上?全生命周期成本低50%?
以上這些論斷可能有一定依據(jù),但是前提不明,數(shù)據(jù)不明,并不是一個好的介紹。就此機會,筆者也想簡單介紹一下這種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鈉鎳電池,以及其與鋰電的對比。
1.什么是鈉鎳電池?
鈉鎳電池機理圖
該類電池是上世紀80年代南非提出的,也叫ZEBRA電池。這種電池本質上是一種融鹽電池,其使用熔融鹽作為電解質實現(xiàn)內(nèi)電路的電荷傳導,主要包括NiCl2,FeCl2,ZnCl2以及NaAlCl4等,中間使用β-Al2O3作為隔膜防止內(nèi)短路,正極為NiCl2負極為熔融態(tài)的Na金屬,運行時的反應為
注意:該類電池的近親是鈉硫電池(已經(jīng)在國外尤其是日本有了很多工業(yè)化儲能應用的先例),這兩種電池都是融鹽電池,共同特點都是要在一定的溫度下(并非室溫)來運行,300oC左右運行非常正常,因為只有溫度高到一定程度,鹽才能是熔融態(tài)才能實現(xiàn)鈉離子的導通,而此時其中的鈉金屬也已經(jīng)是熔融態(tài)了。而相比于它的親戚鈉硫電池,鈉鎳電池有幾個優(yōu)點:金屬鹵化物腐蝕性小,安全性高以及抗過充放。但是缺點在于,能量密度并不是非常出眾(低于鈉硫,以及必須要在300攝氏度下運行。
2.VS鋰電,鈉鎳電池的性能如何?
筆者從學術文獻中摘到了關于鈉鎳電池的性能表,可以看到作為儲能技術其關鍵的衡量指標都已經(jīng)在這個表中有了體現(xiàn)。
從這個表中不難看出,第二列鈉鎳電池在很多指標方面與第一列的鈉硫電池相比,都有相近之處,各有所長:能量密度與效率要低一些,但是在壽命方面的指標要更穩(wěn)定一些,兩者成本接近,都更適合用于中大規(guī)模儲能。
然而如上所示,有的文章聲稱其壽命是鋰電池的2-5倍,體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上,成本要低50%……很遺憾,這些論述是問題最大的,缺乏數(shù)據(jù)的支撐,非常不客觀。
首先我們從相同的文獻中摘到了鋰離子電池的數(shù)據(jù),如下表第四列
其實有心的讀者仔細一比就可以看出,鋰離子電池幾乎在所有指標上都優(yōu)于鈉鎳電池,只是可能數(shù)值分布范圍有些寬,數(shù)據(jù)小的時候可能接近,但是大的時候就遠超鈉鎳了,這是為什么呢?
主要因為鋰離子電池技術路線多(磷酸鐵鋰,三元等),然后在產(chǎn)品開發(fā)的時候各家的技術實力,產(chǎn)品設計方向,質量控制都不一樣,這就導致了各家的電池性能差別很大,但是總體來說,拿出國內(nèi)龍頭企業(yè)的鋰離子電池,是無論如何也不會產(chǎn)生以上所述的對比情景的:
鈉鎳電池單體135Wh/kg-----鋰離子動力電池最好的可以做到300Wh/kg….
鈉鎳電池壽命是鋰電池的2到5倍----抱歉從這個表里沒看出來,事實上很多人對鋰電池壽命的抱怨,主要是因為很多廠家的低端產(chǎn)品本身電芯單體壽命不佳,加之一致性差使得在服役過程中衰減加速,如果用優(yōu)質的鋰電產(chǎn)品比,兩者壽命不會有特別懸殊的差距。
體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上-----至少從這個表中的Energydensity行的數(shù)據(jù)中完全看不出來。全生命周期成本低50%以上----同樣的,從這個表中看不出來。
這個新聞報道的問題在于:極端不嚴謹,沒有用真實的數(shù)據(jù)和嚴謹?shù)挠嬎銇碚撌銎溆^點,這也是很多新聞記者的科技文稿的通病所在,最近的南陽水氫汽車事件就是一個新鮮的例子。
3.鈉鎳電池適合什么用途?
說到這,可能有些人會認為我又在黑這款電池技術,難道該技術就一無是處了嗎?
答案當然是否―――它很有用,適合用在固定式儲能領域。
主要原因還是該技術的循環(huán)壽命長,安全性好,融鹽電池天生適合中等以上規(guī)模的儲能場景,相比鋰電更適合這個領域。因此在一些客觀的文章中也都寫到了:這類電池會替代一些鉛酸電池,用于通信基站維護等場景。
然而如果說該技術要去挑戰(zhàn)鋰電的最主流應用場景――動力電池,就大錯特錯了――該技術單體能量密度只有135Wh/kg,必須在高溫下運行(而且維持溫度導致了能量轉換效率低),光這兩條就足夠排除其在動力電池中應用的可能了。但是話說回來,動力電池和儲能都是很有意義的領域,都需要好的技術,鈉鎳電池當然很好,但是需要在合適的領域中發(fā)揮,而不是亂入動力電池領域,去與鋰離子電池硬做比較與競爭。儲能廣闊天地,大有可為嘛。
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