[科普中国]-钠/氯化镍系统

当前，国内外常规潜艇动力电池主要采用铅酸电池，但其存在着能量密度低、充电效率低、自放电能量损失大、循环寿命短等缺点，并且其改进和提高的空间已十分有限。

钠－氯化镍电池由南非的 Dr. Coetyer J 发明，研究开发始于20世纪80年代中期，是在钠－硫电池研制基础上发展起来的一种新型高能热电池。

钠-氯化镍电池概况钠-氯化镍电池发展现状钠-氯化镍电池由南非的Dr. Coetyer J发明，研究开发始于20世纪80年代中期，是在钠－硫电池研制基础上发展起来的一种新型高能热电池。至今，德国AEG Anglo Battery Gmb H和瑞典MES -DEA等公司已设计和生产了3代钠－氯化镍电池。

其中MES -DEA公司2010年第3代钠-氯化镍单体电池的产量为40000个，已逐步推广应用于电动汽车、电信备用电源、风光储能以及UPS等领域。

钠-氯化镍电池主要特性与典型的动力电池，如铅酸电池、镍氢金属电池、锂离子电池和硫化钠电池对比，钠－氯化镍电池的主要特性为:

1) 安全性好，可靠性高

钠-氯化镍电池通过了USABC(美国先进电池联合会)制定的极为严格的机械、热、电和振动滥用试验等4大类，冲击、摔落、滚动、贯穿、浸泡、辐射热、热稳定性、隔热损坏、过加热、热循环、短路、过充电、过放电、交流电、极端低温和滥用振动等共16项试验项目的安全考核。

同时钠-氯化镍电池具有过热状态下不会着火、爆炸等特性，电池性能与周围环境温度完全无关，能在恶劣环境下工作，外部工作环境的温度范围可为-40℃～70℃。

2)无自放电，充放电性能好

钠-氯化镍电池无自放电，过充过放电过程可逆，库伦效率为100%，充放电时能自动平衡电流分配，可根据容量需求由单体电池任意组合构成电池组。其次，钠-氯化镍电池放电特性与放电速率无关，放电量受工况影响变化小，可大电流放电;可快速充放电至额定容量(其他电池一般只达到70%～80%的额定容量)，且不带任何副作用。

3) 寿命长，故障率低，可自动隔离故障单体电池，维护管理方便

钠-氯化镍电池的循环寿命和使用寿命长，而故障率低。目前钠-氯化镍电池循环次数可达3000周次，使用寿命大于15年，预测寿命可达25年。钠-氯化镍电池25年故障率为10%～20%，远低于铅酸电池5年内达100%的故障率。

钠-氯化镍电池具有自动隔离故障电池单体功能，每个电池模块可自动隔离5%～10%的故障单体电池。单体电池被密封于环保钢壳内，免维护; 电池模块通过电池管理系统可实现实时性能监测，方便管理人员的维护管理。1

钠-氯化镍电池应用于潜艇的可行性分析鉴于潜艇的特殊应用环境，钠-氯化镍电池替代铅酸电池成为潜艇动力电池须在适用性、安全性和经济性3方面达到如下要求:

1)相同装艇容积下总容量应超过现有铅酸电池装艇容量，具有更高的续航力和机动性;

2)具有更高的安全性和可靠性;

3)全寿命费用优于铅酸电池。

2005-2006年，英国国防部开展了钠-氯化镍电池多电压多电流模式浮充、钠-氯化镍电池和铅酸电池的42A和60A大电流放电性能对比试验以及电池组内单体电池故障隔离性能试验等一系列试验。

试验表明:

1) 高电压大电流充电对钠-氯化镍电池本体性能无明显影响，可采用高电压大电流充电方式实现快速充电，大幅度缩短充电时间。

2)大电流放电钠-氯化镍电池在放电持续时间、电压变化率等方面明显优于铅酸电池。

3)钠-氯化镍电池组内单体电池的故障对电池的放电性能几乎没有影响，具有极好的单体电池故障隔离性能。

因此，潜艇采用钠-氯化镍电池作为动力电池可拥有更快的反应速度，更强的机动性，更低的暴露率。1

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学