[科普中国]-钠-硫蓄电池

钠-硫蓄电池( sodium-sulfur battery)是一种使用固体电解质的高能蓄电池。其负极活性物质为熔融钠，正极活性物质为熔融硫及多髓化钠，固体电解质为β-氧化铝。β-氧化铝是Al2O3和Na2O的化合物，对钠离子表现出高导电性，但硫却不能通过。钠硫器电池的工作温度为250～350℃。

简介通常情况下，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。钠硫电池（NaS）作为一种新型化学电源，自问世以来已有了很大发展。钠硫电池体积小、容量大、寿命长、效率高，在电力储能中广泛应用于削峰填谷、应急电源、风力发电等储能方面。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发生可逆反应，形成能量的释放和储存。

钠硫电池的工作原理中心钠负极设计的管式钠硫电池结构。电池以金属钠(Na)和单质硫(S)与碳(C)的复合物分别用作阳极和阴极的活性物质，Beta­氧化铝(Beta­Al2O3) 陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。新装配的钠硫电池一般处于完全荷电的初始状态。钠硫电池在 300 ℃工作温度下，在放电的初始阶段 (硫含量为100 %～78%)，正极由液态硫与液态的 Na2S5.2形成非共溶液相，电池的电动势约为 2.076V；当放电至 Na2S3出现时，电池的电动势降至1.78V；当放电至 Na2S2.7出现时，对应的电动势降至 1.74V，直至液相消失。

钠硫电池主要特点1.理论能量密度高达 760W·h/ kg。实际比能量高，可有效减低储能系统的体积和重量，适合于大容量、大功率设备的应用。

2.能量转化效率高，其中直流端大于 90 % ,交流端大于 75 %。

3.无电化学副反应，无自放电，使用寿命长，可达 15a以上。

4. 钠硫电池的运行温度被恒定在300～350 ℃，因此其使用条件不受外界环境温度的限制，且系统的温度稳定性好。

5.具有高的功率特性，经大电流及深度放电而不损坏电池；具有纳秒级的瞬时速度(系统数毫秒以内)，适合应用于各类备用和应急电站。

6.原材料资源丰富，价格低，无污染，适合规模化推广应用。

我国钠硫电池技术的发展我国对电动汽车应用的钠硫电池研究与国际几乎同步，1968年上海硅酸盐研究所已经开始了相关的研究，并在 1977 年 4 月成功组装并示范运行了国内第一辆 6kW 功率的钠硫电池电动车。20 世纪末，我国的车用钠硫电池研究也与国际同样陷入困境，研究工作几乎停止，国内也仅有上海硅酸盐研究所仍保留了研究队伍，并开展相关的工作，打下了较好的技术基础。

2006 年 8 月，上海市电力公司与上海硅酸盐研究所合作，联合投资开发储能钠硫电池。2007年1月制备成功 650A·h 的单体钠硫电池，并在2009年3月建成了我国第一条产能达 2MW的储能钠硫电池中试生产线，可以小批量化制备容量为 650 A·h的单体电池。中试生产线涉及各种工艺和检测设备 100 余台套，其中有近2/ 3为自主研发，拥有多项自主知识产权1。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学