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钠硫电池与液流电池区别?

226 2024-01-07 20:35

一、钠硫电池与液流电池区别?

  钠硫电池

  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。

  钠硫电池作用

  钠与硫就会通过化学反应,将电能储存起来,当电网需要更多电能时,它又会将化学能转化成电能,释放出去,钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异,即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍,它也能泰然承受,再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的平稳运行尤其有用。

  从功率提供能力、能量效率、安装成本、额定功率放电能力、安装场地要求、维护要求等多因素综合考虑,钠硫电池的总体特性最适合大规模储能系统应用。

  钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。钠硫电池有几个优点:一个是比能量高。其理论比能量为760Wh/Kg,实际已大于150Wh/Kg,是铅酸电池的3-4倍。另一个是可大电流、高功率放电,瞬时可放出其3倍的固有能量;再一个是充放电效率高。

  钠硫电池的缺点则是其工作温度在300-350℃之间,所以,电池工作时需要加热保温。目前的解决办法是采用高性能的真空绝热保温技术。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特点,所以很多国家起初就想将其发展成电动汽车的动力电池,也曾取得了一些成果,但是钠硫电池在移动场合下使用条件比较苛刻,受空间及安全性方面的局限而停滞。

  锂电池

  锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

  锂电池的用途

  锂电池用途很广泛,且贴近生活。容量型锂电池用途:太阳能路灯、UPS后备电源、移动电源、笔记本手机电池、照明系统、储能系统、医疗设备、金融设备。智能家居等。

  动力锂电池用途:电动车、助力车、电动工具、电子烟、航模等。

  钠硫电池和锂电池区别

  1、电池内部电荷载体的不同,锂电池是通过锂离子在正负极之间移动、转换实现充放电的,而钠离子电池则是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移的,其实二者的工作原理是相同的。

  2、两者离子半径不同,这半径差别导致钠离子电池的性能远远不及锂离子电池;锂离子的负极可以使石墨,但是钠离子几乎不能再石墨中脱嵌/嵌入,容量很小;其他碳材料经过处理最多可以达到差不多300多毫安时;离子在正极中的容量很小,只有一百多毫安时;钠离子在正负极中嵌入/脱嵌阻力很大,源于半径大;可逆性差,不可逆容量损失大。

二、钠硫电池分类?

钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的,至今才40年左右的历史。 电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成,而钠硫电池则与之相反,它是由熔融液态电极和固体电解质组成的,构成其负极的活性物质是熔融金属钠,正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐,由于硫是绝缘体,所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里,固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷材料,外壳则一般用不锈钢等金属材料。

三、钒硫电池与钠硫电池的区别?

钠硫电池

优势:

1、高比能量(理论760wh/kg;实际390wh/kg);高功率(放电电流密度可达200~300mA/cm2);充电速度快(充满30min);长寿命(15年;或2500~4500次);

2、无污染,可回收(Na,S回收率近100%);3、无自放电现象,能量转化率高;

不足:

1、工作温度高,其工作温度在300~350度,电池工作时要一定的加热保温,启动慢;

2、价格昂贵,万元/每度;安全性差。

液流电池(钒电池)

优点:

1、安全、可深度放电;规模大,储罐尺寸不限;有很大的充放电速率;

2、寿命长,高可靠性;无排放,噪音小;充放电切换快,只需0.02秒;

致命缺陷:

固体反应生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积,使电解液与空气的接触被阻断,从而导致放电停止。科学家认为,锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍,可以供应与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电,因此这种电池可以更小、更轻。全球不少实验室都在研究这种技术,但假如没有重大突破,要想实现商用可能还要10年。

四、全固态钠硫电池介绍?

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()透过电解质隔膜与S之间发生可逆反应,形成能量的释放和储存。

钠硫电池在放电过程是中,电子通过外电路由阳极(负极0到阴极(正极),而则通过固体电解质与一结合形成多硫化钠产物,在充电时电极反应与放电相反。钠与硫之间的反应剧烈,因此两种反应物之间必须用固体电解质隔开,同时固体电解质又必须是钠离子导体。

目前所用电解质材料为,只有温度在300摄氏度以上时,才具有良的导电性。因此,为了保证钠硫电池的正常运行,钠硫电池的运行温度应保持在300~350摄氏度,这个运行温度使钠硫电池作为车载动力电池安全性降低,使电解质破损,从而造成安全性问题。

钠硫电池主要特点

钠硫电池具有许多特色之处:一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg,实际已大于150Wh/Kg,是铅酸电池的3-4倍。如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池,其应用目标瞄准电站负荷调平(即起削峰平谷作用,将夜晚多余的电存储在电池里,到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等,并于2002年开始进入商品化实施阶段,已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池装置,截止2005年10月统计,年产钠硫电池电池量已超过100MW,同时开始向海外输出。

另一个是可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2,并瞬时间可放出其3倍的固有能量;再一个是充放电效率高。由于采用固体电解质,所以没有通常采用液体电解质二次电池的那种自放电及副反应,充放电电流效率几乎100%。当然,事物总是一分为二的,钠硫电池也有不足之处,其工作温度在300-350℃,所以,电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术,可有效地解决这一问题。

钠硫电池主要作用

钠与硫就会通过化学反应,将电能储存起来,当电网需要更多电能时,它又会将化学能转化成电能,释放出去,钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异,即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍,它也能泰然承受,再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的平稳运行尤其有用。

太阳能、风能等新能源虽然洁净,但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收,再根据电网需求输出。

钠硫电池是以Na-beta-氧化铝(AL2O3)为电解质和隔膜,并分别以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池。钠硫电池用于储能具有独到的优势,主要体现在原材料和制备成本低、能量和功率密度大、效率高、不受场地限制、维护方便等方面。

五、钠硫电池为何没普及?

1.能量密度偏低,不太可能做动力电池,或者只做低端低续航的小型车。

 2.安全问题自然存在,没有从根本上解决,用于储能也比较难做。

 3.相比锂电池,技术问题更难解决,尤其是正极材料。

 4. 成本比锂电池低,但也有限,应用场景很尴尬。

六、钠硫电池电极反应式?

硫酸钠溶液电解,阴极上氢离子优先于氢离子放电,电极反应为:2H++2e-=H2↑;阳极上OH-比硫酸根离子容易放电,电极反应:4OH--4e-=2H2O+O2↑。硫酸钠在溶液中可以增强溶液的导电性。

阴极:2H++2e-=H2↑;阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑。

七、钠硫电池和钠电池区别?

区别:电荷载体的不同和离子半径不同

1.电池内部电荷载体的不同:锂电池是通过锂离子在正负极之间移动、转换实现充放电的,而钠离子电池则是由钠离子在正负极之间的嵌入、脱出实现电荷转移的,其实二者的工作原理是相同的。

2.两者离子半径不同:这半径差别导致钠离子电池的性能远远不及锂离子电池;锂离子的负极可以使石墨,但是钠离子几乎不能再石墨中脱嵌/嵌入,容量很小

八、钠硫电池为什么要高温?

它是由熔融液态电极和固体电解质组成的,构成其负极的活性物质是熔融金属钠,正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐。

由于硫是绝缘体,所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里,固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为Al2O3的陶瓷材料,外壳则一般用不锈钢等金属材料。

因为是熔融液态电极,所以需要加热。

九、钠硫电池和全钒液流比较?

目前储能技术进步最快的是化学储能,其中钠硫电池、钒液流电池、锂离子电池及超级电容器技术的安全性、能量转换效率和经济性等取得较大突破,产业化的条件日渐成熟,处于由技术积累向产业化迈进的关键时期。

锂离子电池、铅蓄电池等主流的电化学储能技术越来越难以满足快速发展的大容量储能需求,而全钒液流电池具有容量大、安全环保、循环寿命长、能量转换效率高,应用价值日益受到重视,成为大容量储能领域的首选技术之一。

十、钠硫电池是主流的钠离子电池吗?

不是主流

钠硫电池归属于钠电池领域,但其技术路线与主流钠离子电池路线存在较大差异。目前日本NGK公司是全球唯一实现钠硫电池商业化量产的公司

钠硫电池的正极为液态(熔融)的硫,负极为(熔融)的钠,两者通过固态氧化铝陶瓷分离开,电解质只允许正钠离子通过和硫结合形成多硫化物。钠硫电池比能量高、功率特性好、循环寿命长、无自放电、设计寿命可达15年等优势。但钠硫电池工作时要求温度300-350℃,核心反应元件陶瓷电极一旦损坏,会形成剧烈的燃烧,而且电池工作在充电状态下需要一定的加热保温,在放电状态下还需要良好的散热设计,存在运行环境要求苛刻,散热要求高等问题。

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