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全球首台100kWh钠离子电池数字储能系统样机通电

作者:中国储能网新闻中心 来源:电力知识学堂 发布时间:2021-11-25 浏览:

中国储能网讯:2021年11月12日下午,全球首台100kWh钠离子电池数字储能系统样机顺利通电,该样机也是乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地新型储能验证平台首个完成通电测试的试制储能集装箱。


全球首台100kWh钠离子电池数字储能系统样机

3MW/1.5MWh钠离子电池数字储能系统是乌兰察布“源网荷储”技术研发试验基地新型储能验证平台中的储能项目之一,分两阶段实施,第一阶段完成100kWh钠离子电池数字储能样机的研发,第二阶段完成新型钠离子电芯研发及3MW/1.5MWh钠离子电池数字储能系统。该项目拟建成全球规模最大的钠离子电池储能电站,首次采用功率型钠离子电池(更耐低温环境),也首次融合了钠离子电池技术与数字储能技术。

钠离子电池模组拆箱(模组可由一人抬起,便于安装)

数字储能系统核心设备接线

何为钠离子电池

钠离子电池是一种二次电池(充电电池),主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作,与锂离子电池工作原理相似。

从机理上分析,钠离子电池与锂离子电池具有相似的物理化学性质和离子储存输运机制。此外,由于钠的标准电极电位比锂高,且其原子量和离子半径也大于锂,所以同样结构类型的电极材料在钠离子电池中的电压和理论比容量都更低,最终使得钠离子电池在能量密度上难以占据优势。

钠离子电池在充电过程中,钠离子从正极材料中脱出经过电解液进入负极材料,电子则由外电路从正极流向负极,放电过程反之。钠离子的半径比锂离子大,在电化学反应过程中的体积变化比在锂离子电池中更加剧烈。

钠离子电池电极材料物理特能决定了其电化学性能的优劣。一般认为,正极材料的性能是钠离子电池的关键,影响着其能量密度、循环寿命以及安全性等。层状氧化物由于具备易合成、能量/功率密度高等优点而受到了广泛的采用。

目前锂离子电池的负极广泛使用石墨类材料,然而由于热力学原因,钠离子几乎无法嵌入到石墨中, 因此石墨类材料不能作为钠离子电池的负极,而是采用合金系列材料作为负极。

钠离子电池的优势

目前,钠离子电池能量密度大于100Wh/kg,可与磷酸铁锂电池相媲美,但是其成本优势明显,有望在大规模储能应用中取代传统铅酸电池。

鉴于当前普通钠离子电池的能量密度只能达到120Wh/kg,相较于锂电池的能量密度(300Wh/kg以上)还相差甚远。因此短时期内还无法代替锂离子电池, 因此在小型消费电子领域,钠离子电池仍难与锂离子电池抗衡。

但相比于锂元素,钠元素在地壳中的储藏量十分丰富,获得钠元素的方法也十分简单,其开发成本低。开采费用仅为锂的百分之一,而且钠离子电池无过放电特性,允许放电到零伏。因而钠离子电池的研发成为电池技术热门研究领域。

钠离子电池的应用

钠离子电池虽然能量密度不及锂离子电池,但是钠资源丰富,且获得十分容易,从长远看钠离子电池仍然具有十分广阔的应用前景,如一些对能量密度要求不高的领域。

目前,钠离子电池产品主要应用于两大场景,一是铅酸电池替代市场,包括5G基站、数据中心、电动自行车等;二是大规模储能领域,包括光伏、风能等新能源接入储存系统。

传统的钠离子电池多采用液态电解质,容易出现漏液、燃烧等问题,而使用固态钠离子电解质取代易燃的有机液态电解液,可有效提高电池的安全性。据悉,目前在实验室状态下,基于固态电解质的钠离子电池最高可提供高达355Wh/kg的能量密度。

钠离子电池是未来储能电池的重要发展方向之一,现在说钠离子电池取代锂电池似乎为时过早,但随着钠离子电池技术的不断进步,随着对钠离子电极材料研宄的不断深入,有望使钠离子电池能量密度进一步提高,材料成本进一步降低、电池性能进一步提升。相信钠离子电池的商业化进程也将不断加快。

(部分节选:三峡集团)

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关键字:钠离子电池

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