電能是一種當(dāng)今被大量使用的能源，但是由于其特性，電能的產(chǎn)生、傳輸、使用都是在同一瞬間完成的。如果電能能夠被大量的儲存，將給傳統(tǒng)電網(wǎng)的傳輸、調(diào)度、定價上發(fā)生很大的改變。本系列文章將介紹當(dāng)今應(yīng)用較多的各類儲能技術(shù)，為廣大讀者科普儲能相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)性知識與其在我國的發(fā)展現(xiàn)狀。
鈉離子電池的技術(shù)發(fā)展情況
鈉離子電池是電化學(xué)儲能中的重要技術(shù)路線，主流路線包括水系鈉離子電池及鈉硫電池。鋰、鈉、鉀同屬于元素周期表族堿金屬元素在物理和化學(xué)性質(zhì)方面有相似之處，理論上都可以作為二次電池的金屬離子載體與其他二次電池相似鈉離子電池也遵循脫嵌式的工作原理，充電過程鈉離子從正極脫出并嵌入負(fù)極，嵌入負(fù)極的鈉離子越多充電容量越高，放電時相反，回到正極鈉離子越多，放電容量越高，鈉電池的材料構(gòu)成也與鋰電池類似，正極材料可采用普魯士白或者層狀氧化物路線，負(fù)極材料進展較快的是改性硬碳，克容量350mAh/g整體性能指標(biāo)與石墨相當(dāng)，電解液采用新型的電解液，主鹽采用六氟磷酸鈉負(fù)極集流體可從銅箔換為鋁箔，隔膜可保持鋰電池原先產(chǎn)品。
鈉離子電池的優(yōu)點很多，在規(guī)?；瘧?yīng)用后成本有望低于鐵鋰電池，可在大規(guī)模儲能、低俗電動車等領(lǐng)域廣闊應(yīng)用。第一、鈉元素資源豐富不存在原材料約束問題。第二、在循環(huán)壽命方面鈉電池在2000次以上接近鐵鋰電池。第三、鈉電池具有較好倍率性能可適應(yīng)相應(yīng)型儲能和規(guī)模供電，快充方面只需10分鐘左右，優(yōu)于鐵鋰的45分鐘。第四、安全性好因鈉電池的內(nèi)阻比鋰電池高，短路時瞬時發(fā)熱量少溫升較低，熱失控溫度高于鋰電池。第五、鈉電池可以在-40℃到80℃正常工作，在-20℃環(huán)境容量保持率近90%，高低溫性能優(yōu)于其他二次電池。第六、成本低廉約370元/kWh各部件用料成本都要低于鋰電池，總成本可降低30-40%。
目前來看鈉電池的缺點主要包括：能量密度略低于鋰電池，目前電芯單體能量密度可達(dá)160Wh/kg，接近鐵鋰水平，在動力汽車應(yīng)用方面受限，其次電池循環(huán)壽命相對鋰電池較低，鑒于自身性能特點鈉電池可部分取代鉛酸錳酸鋰和磷酸鐵鋰電池。目前主要用在能量密度要求不高的兩輪電動車、低速車、儲能、電動船舶及電動工具領(lǐng)域，在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用將作為主要增長驅(qū)動，細(xì)分應(yīng)用包括用戶側(cè)儲能5G、通信基站、數(shù)據(jù)中心以及電網(wǎng)側(cè)儲能應(yīng)用。