第 卷 第 期 ３７ １ Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１ 年 月 日 ， ２０１３ １ １０ Ｊａｎ．１０ ２０１３ ： ／ ＤＯＩ １０．７５００ＡＥＰＳ２０１２１０００３ 幾類面向電網(wǎng)的儲能電池介紹 ， ， ， １ ２ １ ２ １ ２ １ ， ， ， 蔣 凱 李浩秒 李 威 程時杰 （ ， ， ； 強電磁工程與新技術國家重點實驗室 華中科技大學 湖北省武漢市 １． ４３００７４ ， ） 華中科技大學材料科學與工程學院 湖北省武漢市 ２． ４３００７４ ： ， 摘要 儲能技術在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的作用日益凸顯 儲能電池則是大規(guī)模儲能技術的重要發(fā)展方 。 ， 、 、 向 文中就目前比較成熟的儲能電池體系 包括鉛酸電池 鋰離子電池 液流電池和鈉硫電池的發(fā) 展歷史、 ， 。 研發(fā)現(xiàn)狀 以及不同電池體系應用到電網(wǎng)儲能的優(yōu)勢和存在的問題進行了討論 文中重點 、 介紹了鈉離子電池和液態(tài)金屬電池等 類新興的電化學儲能技術的研究現(xiàn)狀 技術優(yōu)勢及現(xiàn)存挑 ２ 戰(zhàn)等。 ， 、 ， 通過比較 認為在進一步提高現(xiàn)有電池性能 降低儲能價格的同時 亟需發(fā)展下一代能滿足 大規(guī)模儲能應用的電化學儲能新體系。 ： ； ； ； ； ； ； 關鍵詞 電化學儲能 鈉離子電池 液態(tài)金屬電池 鉛酸電池 鋰離子電池 液流電池 鈉硫電池 ， 。“ ” ０ 引言 棄風情況比較嚴重 棄風率約 １６％ 三北 地區(qū)棄 · ， 風電量達 １２．３ＴＷ ｈ 折合火電標準煤耗 ３．８４× 、 ， 電力能源以其清潔 便利等特點 已成為人類現(xiàn) ６ ６ ， 。 ， １０ ｔ折合ＣＯ 減排量７．６×１０ ｔ 因此 就目前而 ２ 。 代生產(chǎn)和生活中不可或缺的重要部分 目前全球發(fā) ， 言 風電和光伏發(fā)電入網(wǎng)問題一直是限制其快速發(fā) ， 電能力約為２０ＴＷ 這一數(shù)值預計在本世紀中葉將 展的瓶頸問題。 。 （ 翻一番 現(xiàn)階段全球電力能源仍以火電為主體 占 ， 一般認為 大規(guī)模儲能可以有效消納可再生能 ， ）， 到了６８％ 而中國更高達 ７５％以上 核電和水電為 源發(fā)電， 。 從而在很大程度上提高風電等入網(wǎng)效率 ［ ］ １ 輔 。火力發(fā)電產(chǎn)生的廢氣給環(huán)境保護帶來了巨大 ， 、 、 同時 為實現(xiàn)電力的削峰填谷 改善電力供需矛盾 。 、 壓力 加上煤炭 石油等石化資源的不均衡分布和 、 ， 提高發(fā)電設備利用率 發(fā)展智能電網(wǎng) 電力系統(tǒng)自身 ， ， 有限儲量 使得電力能源成本持續(xù)攀升 電力使用的 ［ ］ ３ 也對大規(guī)模儲能技術提出了迫切的需求 。 因此， 安全保障逐漸下降。 、 ， 研究和開發(fā)高效 廉價的大規(guī)模儲能技術 成為電力 ， ， 近年來 無論是為了應對能源危機 還是緩解日 ， 能源可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié) 也是國家未來能源戰(zhàn) ， 益嚴峻的環(huán)境壓力 世界各國都把目光投向進一步 略的重要組成部分。 開發(fā)和利用可再生能源發(fā)電。２００６年全球風電裝 ［ ］ ２ ， ， 機容量 到 年達到 世界能 ７４．３ＧＷ ２００７ ９４ＧＷ １ 儲能技術及其特性 （ ） 源理事會 預計到 年將 Ｗｏｒｌｄ Ｅｎｅｒ Ｃｏｕｎｃｉｌ ２０２０ ｇｙ （ 大規(guī)模儲能技術大致可分為機械儲能 飛輪儲 達到 ４７４ＧＷ。光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)更是以 、 ）、 （ 能 抽水蓄能和壓縮空氣儲能 電能直接存儲 超級 ， 的速度逐年遞增 其中美國預計在 年將達 ４０％ ２０２０ ）、 （ ［ ］ 電容和超導電磁儲能 化學儲能 氫和其他化學物 １ 。 ， 到 １００ＧＷ 然而 風電和光伏發(fā)電有著不穩(wěn)定 ） （ ） 質(zhì)儲能 和電化學儲能 二次電池和液流電池 等 ， 和不連續(xù)的特點 將其并入現(xiàn)有電網(wǎng)達到一定的比 。 ， 類 各種不同儲能方式的儲能特性均不相同 表 ４ １ ， 例時 這種不穩(wěn)定因素可能會對局部電網(wǎng)造成很大 ［ ］ ４５ － 。 ， 比較了幾種儲能技術的相關參數(shù) 其中 電化學 ， 。 ， 的沖擊 甚至釀成大規(guī)模的惡性事故 日前 國家電 、 、 、 儲能具有能量密度高 響應時間快 維護成本低 靈 《 力監(jiān)管委員會發(fā)布了 重點區(qū)域風電消納監(jiān)管報 ， 活方便等優(yōu)點 成為目前大規(guī)模儲能技術的發(fā)展 》， 、 、 （ “ ”） 告 指出中國東北 華北 西北 簡稱 三北 地區(qū)風 方向。 ， （ ） ， 電發(fā)展成效顯著 但部分省 區(qū) 風電消納情況不佳 電化學儲能即通過電化學反應完成電能和化學 ， 。 能之間的相互轉(zhuǎn)換 從而實現(xiàn)電能的存儲和釋放 ： ； ： 。 收稿日期 修回日期 ， － － － － 自從 年丹尼爾電池問世以來 電池科學得到了 １８３６ 中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助項目（ ， ２０１２ＱＮ０３８ 。 、 、 迅速的發(fā)展 室溫電池如鉛酸電池 鎳鎘電池 鎳氫 ）。 ２０１２ＴＳ０６１ 、 ， 電池 鋰離子電池和液流電池 高溫電池如鈉硫電池 — ４７ — ， （） ２０１３ ３７ １ ［ ］ １ 。 。 ， 和ＺＥＢＲＡ 電池等相繼發(fā)展起來 目前鉛酸電池和 能滿足大規(guī)模儲能市場的要求 然而 現(xiàn)有電化 ， 鋰離子電池等多類電池已實現(xiàn)了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化 特 學儲能技術還不能在價格和性能上全面滿足上述要 。 ， 、 別是高比能鋰離子電池在電動汽車領域被認為具有 求 因此 在進一步提高現(xiàn)有電化學儲能裝置性能 。 ， ， 較好的發(fā)展前景 然而 從面向電網(wǎng)大規(guī)模儲能的 降低儲能價格的基礎上 發(fā)展下一代性能優(yōu)異的電 ， 。 角度來看 儲能價格和電池壽命是電化學儲能技術 化學儲能新體系顯得尤為重要 本文將重點介紹鈉 。 ， 的關鍵參數(shù) 一般認為 儲能投資成本低于 離子電池和液態(tài)金屬電池等 類在儲能領域具有較 ２ ／（ · ）、 （ 。 美元 儲能壽命達 年 循環(huán) 好應用前景的新型電池 ２５０ ｋＷ ｈ １５ ４０００ ）、 周期以上 儲能效率高于 ８０％的電化學儲能體系 表 不同儲能技術參數(shù)比較 １ Ｔａｂｌｅ１ Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃｏｍ ａｒｉｓｏｎｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｅｒ ｓｔｏｒａｅｔｅｃｈｎｏｌｏｉｅｓ ｐ ｇｙ ｇ ｇ 儲能成本 ／（ · ） ／ ／ ／ 儲能技術 成熟程度 容量 ＭＷ ｈ 功率 ＭＷ 效率 ％ 壽命 周期 功率成本／ 能量成本／ －１ －１ （ · ） （ ·（ · ） ） 美元 ｋＷ 美元 ｋＷ ｈ 壓縮空氣儲能 示范 ２５０ ５０ ７０ ８９ １００００ １９５０ ２１５０ ３９０ ４３０ ～ ＞ ～ ～ 改性鉛酸電池 示范 ３．２ ４８ １ １２ ７５ ９０ ４５００ ２０００ ４６００ ６２５ １１５０ ～ ～ ～ ～ ～ 鈉硫電池 商業(yè)化 ７．２ １ ７５ ４５００ ３２００ ４０００ ４４５ ５５５ ～ ～ 全釩液流電池 示范 ４ ４０ １ １０ ６５ ７０ １００００ ３０００ ３３１０ ７５０ ８３０ ～ ～ ～ ＞ ～ ～ 鋅溴液流電池 示范 ５ ５０ １ １０ ６０ ６５ １００００ １６７０ ２０１５ ３４０ １３５０ ～ ～ ～ ＞ ～ ～ 鐵鎘液流電池 實驗 ４ １ ７５ １００００ １２００ １６００ ３００ ４００ ＞ ～ ～ 鋰離子電池 示范 ４ ２４ １ １０ ９０ ９４ ４５００ １８００ ４１００ ９００ １７００ ～ ～ ～ ～ ～ 、 ， 美國夏威夷 波多黎各和德國等地 都裝有 ３ ～ ２ 常見的幾類儲能電池介紹 。 １０ ＭＷ 的鉛酸電池儲能電站 但是鉛酸電池的有 ２．１ 鉛酸電池 限循環(huán)壽命在很大程度上提高了其單周儲能價格， ， 、 使其在實際儲能價格上處于劣勢 從而嚴重阻礙了 鉛酸電池是指以鉛及其氧化物為電極 硫酸溶 ， 鉛酸電池的大規(guī)模儲能應用。 液為電解液的一種二次電池 發(fā)展至今已有 １５０多 年歷史， 。 鋰離子電池 是最早規(guī)?；褂玫亩坞姵?鉛酸電池 ２．２ （ ／（ · ））， 鋰離子電池技術的發(fā)展始于 提出 的儲能成本低 美元 可靠性 Ｇｏｏｄｅｎｏｕ ｈ １５０ ６００ ｋＷ ｈ ｇ ～ ［ ］ ９１０ － ， ， 好， （ ）， 的 等嵌鋰材料 這種材料已沿用至今 效率較高 ７０％ ９０％ 目前已經(jīng)成為交通運 ＬｉＣｏＯ ｘ ２ ～ 、 、 、 其電化學能量存儲取決于鋰離子在正負極電極材料 輸 國防 通信 電力等各個部門最為成熟和應用最 ［ ］ １１ ， 。 ， 為廣泛的電源技術之一。但是鉛酸電池的循環(huán)壽命 中的嵌入和脫嵌 如圖 所示 基于上述發(fā)現(xiàn) １ （ ）， （ 年 公司開始了鋰離子電池的商業(yè)化進 短 周 期 能量密度低 １９９１ Ｓｏｎ ５００ １０００ ３０ ｙ ～ ～ ， （ ）， （ · ）／ ）， ， ， 程 其開路電壓約為 能量密度約為 ５０Ｗ ｈ ｋ 使用溫度范圍窄 充電速度慢 過 ３．７ Ｖ ２５ ℃ ｇ ［ ］ ／ ， （ · ）／ １２ 。 ， ， 功率密度超過 充電容易放出氣體 加之鉛為重金屬 對環(huán)境影響 １５０Ａｈｋ ２００Ｗ ｈ ｋ ｇ ｇ ［ ］ ６ ， 。 大 使其后期的應用和發(fā)展受到了很大的限制 ， 近年來 全球很多企業(yè)致力于開發(fā)性能更加優(yōu) 、 ， 良 能滿足各種使用要求的改性鉛酸電池 其中值得 強調(diào)的是鉛碳超電池（ ）。 ｌｅａｄｃａｒｂｏｎｕｌｔｒａｂａｔｔｅｒ － ｙ 鉛碳超電池由澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織 ［ ］ ７８ （ ） － ， ＣＳＩＲＯ 發(fā)明 以常用的超級電容器碳電極材料 ， 部分或全部取代鉛陽極 是鉛酸電池和超級電容器 ， 、 、 的結(jié)合體 具有充放電速度較快 能量密度較高 使 ， 、 用壽命較長等特點 可用于混合動力電動車 不間斷 （ ） 。 ， 電源 ＵＰＳ 供電系統(tǒng)等 對此 國內(nèi)相關的研究機 。 構(gòu)也相繼開展了研究 由于鉛酸電池相對成熟的電 ， 池技術及較低的投資成本 使其成為早期大規(guī)模電 化學儲能的主導技術。 目前最大的鉛酸電池儲能電 圖 鋰離子電池原理示意圖 １ ， ／ 站于 年在美國加州建造 其裝機功率 容量達 １９８８ Ｆｉ．１ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆｌｉｔｈｉｕｍｉｏｎｂａｔｔｅｒ ｇ ｇ － ｙ ／ · ， 。 ， １０ ＭＷ ４０ ＭＷ ｈ 主要用于負荷調(diào)整 另外 在 — ４８ — · · ， 儲能技術及其在電力系統(tǒng)中的應用 蔣 凱 等 幾類面向電網(wǎng)的儲能電池介紹 （ ） 早期鋰離子電池的發(fā)展對于移動電子設備的發(fā) 美國國家航空航天局 ＮＡＳＡ 的 Ｌａｗｒｅｎｃｅ ， 于 世紀 年代發(fā)明了 ／ 液流電池 展起到了很大的推動作用 但是傳統(tǒng)的鋰離子電池 Ｔｈａｌｌｅｒ ２０ ７０ Ｆｅ Ｃｒ ［ ］ １７１９ － ， ， 的安全性及成本制約使其應用往往局限于小型的移 體系 隨后 各種各樣的液流電池體系快速發(fā)展 。 ， 起來 目前比較成熟的液流電池技術包括全釩液流 動電子設備 在很大程度上限制了其在電網(wǎng)儲能中 （ ， ）、 的大規(guī)模應用。 電池 ａｌｌｖａｎａｄｉｕｍｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒ ＶＲＢ 鋅溴 ｙ （ ／ ， ）、 ， 、 液流電池 ｚｉｎｃｂｒｏｍｉｎｅｆｌｏｗｂａｔｔｅｒ ＺＢＢ 鐵鉻液 近年來 鋰離子電池的研發(fā)重點是發(fā)展安全 高 ｙ （ ／ ， ） 流電池 ｉｒｏｎｃｈｒｏｍｉｕｍ ｆｌｏｗｂａｔｔｅｒ ＩＣＢ 和多硫 、 ｙ 效 價格低廉的正極材料來取代 ＬｉＣｏＯ 體 ２ ［ ， ］ ［ ］ １１ １３１５ １６ － ／ （ ／ 化物 溴液流電池 ｏｌｓｕｌｈｉｄｅｂｒｏｍｉｎｅ ｆｌｏｗ 系 。 世紀 年代末， 等人合成了 ｐ ｙ ｐ ２０ ９０ Ｐａｄｈｉ ， ）。 ， ｂａｔｔｅｒ ＰＳＢ 其中 全釩液流電池體系由澳大利 （ ） ， ｙ 一種磷酸鐵鋰 ＬｉＦｅＰＯ 的正極材料 首次從材料 ４ ［ ］ ２０ 亞新南威爾士大學的 Ｓｋ ｌｌａｓＫａｚａｃｏｓ等人 于 ２０ ｙ － ， 上降低了鋰離子電池的價格 使得鋰離子電池在大 ， 世紀 年代提出 至今一直是世界各國研究的熱 ８０ 規(guī)模儲能領域的應用成為可能。 ， 。 ， 點 并且占據(jù)了大部分液流電池市場 目前 已經(jīng)有 ， 對于鋰離子電池的負極材料 目前使用較多的 ／ 兆瓦 兆瓦時級和超過兆瓦級的全釩液流電池組投 。 、 ， 是石墨 石墨電極容量大 電壓高 但其快速充電時 ， 入運營 其中最大的全釩液流電池組安裝在日本北 。 由枝晶引發(fā)的短路帶來了很大的安全隱患 目前正 ， ［ ］ 島 的 風電場中 功率達 １ Ｔｏｍａｍａｅ ３２ ＭＷ ４ ＭＷ 在開發(fā)金屬及其氧化物等高比能的石墨替代物 。 （ · ）， ６ ＭＷ ｈ 可提供 ６ ＭＷ 的脈沖功率長達 、 ， 中國的鋰離子電池行業(yè)起步晚 發(fā)展快 占據(jù)了 ［ ］ １ ３０ｓ 。 ， 、 一些低端市場 與日本 韓國等相比還有較大的差 全釩液流電池運行的過程中通過釩的價態(tài)的改 。 、 距 而長壽命 低成本的磷酸鐵鋰電池在國內(nèi)的研 ， ， 變來傳遞電子 完成電能與化學能之間的轉(zhuǎn)換 其開 究和生產(chǎn)發(fā)展很快， 是目前較有前景的電動車儲能 （ ）。 ， 路電壓為 １．２６ Ｖ ２５ ℃ 近年來 全釩液流電池 。 ， 技術之一 若能較好地解決系統(tǒng)的安全問題 磷酸 （ 、 的研究重點主要圍繞電池的關鍵材料 電解液 離子 鐵鋰電池也將是電力系統(tǒng)儲能的重要候選技術之 、 ） 。 交換膜 電極極板 展開 離子交換膜的離子通過 一。南方電網(wǎng)公司在深圳建設的 ４ ＭＷ 儲能示范 、 率 選擇性以及壽命都是直接影響電池性能的重要 電站就是采用的磷酸鐵鋰電池。 。 （ ） 、 因素 目前常用的全氟磺酸膜 ｎａｆｉｏｎ 的壽命 價 ２．３ 液流電池 格以及自放電導致的電池容量流失是制約全釩液流 液流電池是通過可溶性電對在惰性電極上發(fā)生 電池發(fā)展的重要因素。開發(fā)新的取代膜將是全釩液 。 電化學反應而完成能量存儲與釋放的一類電池 與 流電池的發(fā)展方向之一。高性能電極極板材料的選 ， （ ） 其他電池不同的是 其電解質(zhì) 可溶性電對 是分別 擇必須滿足下列條件： 、 、 高比表面積 合適的孔洞 低 存放在 ， 個不同的容器中 通過泵的驅(qū)動實現(xiàn)循環(huán) ２ 。 電阻率以及對電對元素有較高的電化學活性 考慮 ［ ］ １ ， 。 ， 流動 如圖 所示 由于其結(jié)構(gòu)特點 液流電池的 ２ ， 。 上述條件 石墨烯和碳基材料都是常用的電極材料 ， 功率和容量相互獨立 可以根據(jù)需求分別調(diào)整系統(tǒng) （ ） 對電極材料 尤其是復合碳材料電極 的化學處 。 ， 的容量和功率的大小 此外 液態(tài)流動電解質(zhì)使得 ［ ］ ［ ］ ［ ］ ２１ ２２ ２３ 、 理 電化學處理 以及金屬摻雜 也是提高其 （ ）。 液流電池響應時間極短 亞秒級 性能的重要方法。 、 、 、 、 液流電池具有容量大 功率大 效率高 壽命長 ， 安全性高等優(yōu)點 使其在很短的時間內(nèi)得到了較快 。 ， 、 的發(fā)展 但是 其產(chǎn)業(yè)化仍面臨電解液 電極極板特 別是離子交換膜等關鍵材料的制約及實際儲能價格 偏高等問題。 ２．４ 鈉硫電池 鈉硫電池于 年首先由美國福特公司針對 １９６６ 。 ， 電動汽車中的應用而提出 但是隨后的研究發(fā)現(xiàn) 、 由于鈉硫電池具有高比功率和比能量 低原材料成 本和制造成本、 ， 溫度穩(wěn)定性以及無自放電等特性 使 圖 全釩液流電池原理示意圖 ２ 其成為目前最具市場活力和較好應用前景的儲能 Ｆｉ．２ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆａｌｌｖａｎａｄｉｕｍ ｇ ｇ ｒｅｄｏｘｆｌｏｗｂａｔｔｅｒ 電池。 ｙ 鈉硫電池以熔融態(tài)的鈉和硫分別作為負極和正 — ４９ — ， （） ２０１３ ３７ １ ， 、 ， ， 極 以 ″ＡｌＯ 陶瓷管作為固態(tài)電解質(zhì)兼正負極隔 鈉價格低廉 儲量豐富 且與鋰電位相近 以其作為 － β ２ ３ ， ， 。 膜 電池的工作溫度在 如圖 所示 電極材料構(gòu)成的鈉離子電池在大規(guī)模儲能應用中將 ３００ ３５０ ℃ ３ ～ 。 有很大的發(fā)展?jié)摿?鈉離子電池與鋰離子電池結(jié)構(gòu) ， ／ 和原理相似 正負極材料均采用鈉離子容易嵌入 脫 ， 嵌的活性材料 電解質(zhì)是溶解有鈉離子的有機溶劑 。 或采用鹽類摻雜的固態(tài)聚合物 與鋰離子電池相 ， ， 比 鈉離子電池預計在大規(guī)模儲能領域更具有優(yōu)勢 、 ， 不僅原材料價格低廉 儲量豐富 而且鈉的電位比鋰 高 ， ， ０．３Ｖ 盡管能量密度稍低一些 但這意味著鈉離 ， 子電池可以使用分解電壓更低的電解質(zhì)溶液 使其 。 安全性能明顯優(yōu)于鋰離子電池 作為新型儲能技 ， 、 術 鈉離子電池因具有成本低 安全性高等獨特優(yōu) 圖 鈉硫電池原理示意圖 ３ ， 。 ／ 勢 是一類很有潛力的鋰離子電池替代品 Ｆｉ．３ ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｒａｍｏｆＮａ Ｓｂａｔｔｅｒ ｇ ｇ ｙ ， ， 由于鈉離子半徑較大 其嵌入和脫嵌的阻力大 ， ， 鈉硫電池的電極材料是鈉和硫 儲量豐富 成本 ， 導致正極材料的充放電可逆性比較差 不可逆容量 。 （ · ）／ 較低 鈉硫電池理論能量密度約為 ； ， ； ７６０ Ｗ ｈ ｋ 損失大 電池正極的容量偏低 無法達到應用要求 ｇ （ （ · ）／ ）， ／ ； 實際約 功率密度約 。 ３００ Ｗ ｈ ｋ ２３０ Ｗ ｋ 正極材料在大電流充放電時性能不理想等等 這些 ｇ ｇ ， 。 循環(huán)效率 以上 循環(huán)壽命達 年以上 鈉硫 。 ８０％ １０ 問題限制了鈉離子電池的進一步實際應用 為了解 ／（ · ） 電池儲能成本約為 美元 和 決上述問題， ４００ ６００ ｋＷ ｈ 很多科研工作者進行了長期的研究和 ～ ／ ， 美元 比較接近大規(guī)模儲能市場 摸索并取得了較好的成果。 １０００ ３０００ ｋＷ ～ 預期。 早期研究的鈉離子正極材料主要為 Ｎａ ＣｏＯ ｘ ２ 大規(guī)模電網(wǎng)儲能多方面的要求給鈉硫電池的發(fā) 和 Ｎａ ＭｎＯ 的層狀晶體化合物及它們的摻雜化合 ｘ ２ 。 ， （ ） 展提出了新的挑戰(zhàn) 首先 高溫 運行的鈉 。 ３５０ ℃ 物 但由于鈷酸鹽材料價格昂貴和 Ｎａ ＭｎＯ 中鈉 ｘ ２ ［ ］ ２７ 硫電池一旦陶瓷管破裂形成短路， 將釀成很大的安 ， 。 ， 離子嵌入量有限 制約了它們的應用 近年來 ［ ］ ２８３２ － ， ： ， 全事故 例如 年 月 日 日本三菱材料筑 有關鈉離子正極材料研究的報道很多 ， 年 ２０１１ ９ ２１ ２０１２ 。 ， 波材料制作所內(nèi)的鈉硫電池發(fā)生火災 其次 高溫 ［ ］ ［ ］ 文獻 報道了正極材料 ／ ／ ／ ３３ Ｐ２Ｎａ Ｆｅ Ｍｎ Ｏ － ２ ３ １ ２ １ ２ ２ 下鈉硫電池的腐蝕問題仍是阻礙其進一步發(fā)展的主 ／ ， ， 的容量可高達 與 金屬組裝的電池 １９０ｍＡｈｇ Ｎａ 。 要障礙之一 目前研究人員希望通過改進鈉硫電池 平均電壓為 。 由于 ／ ［ ／ ／ ］ ２．７５Ｖ Ｐ２Ｎａ Ｆｅ Ｍｎ Ｏ － ２ ３ １ ２ １ ２ ２ ， 結(jié)構(gòu)來降低該電池體系的工作溫度 從而解決上述 ， 容量高且價格低廉 該材料有望成為具有實用價值 。 ： ， 問題 例如 全固態(tài)鈉硫電池 電池溫度低至 的鈉離子正極材料。 ［ ］ ２４ ， ９０ ℃ 甚至有人嘗試制備了室溫下工作的鈉硫 鈉離子負極材料在長期的研究中也取得了長足 ［ ］ ２５２６ － ， 。 電池 不過這些電池的性能還有待進一步提高 ， 進步 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可用于鈉離子負極的材料包括碳材 ， ， 。 目前 日本ＮＧＫ 公司是國際上鈉硫儲能電池 料和金屬氧化物 以及低電位金屬鹽等 碳材料以 ＋ 、 。 、 研制 發(fā)展和應用的標志性機構(gòu) 從 世紀 年 其高儲鈉能力 低電極電位和快速可逆的 嵌脫 ２０ ８０ Ｎａ ［ ］ ３４３５ － ， 、 。 ， 代中期至 年 公司完成了從開發(fā) 示范到 反應成為這類活性物質(zhì)的首選 年 ２００２ ＮＧＫ ２０１１ ［ ］ ３６ 。 鈉硫電池的商業(yè)化生產(chǎn)和供應 目前ＮＧＫ 已有 ＰｒｅｍｋｕｍａｒＳｅｎ ｕｔｔｕｖａｎ等人 發(fā)現(xiàn)了層狀結(jié)構(gòu) ｇ ， ， 余座鈉硫電池儲能電站在全球運行 現(xiàn)已建成 化合物 這也是迄今為止鈉離子嵌入電位 １００ Ｎａ ＴｉＯ ２ ３ ７ ［ ］ ３７ 。 用于風電場的 鈉硫儲能電站 中國科學院 。 ， ３４ ＭＷ 最低的化合物 同年 ＴｉａｎａＲａｈ等人 報道了無 ｊ ｊ 上海硅酸鹽研究所是國內(nèi)長期從事鈉硫電池研究的 。 ， 定形ＴｉＯ 納米管可用做鈉離子負極材料 此外 ２

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