中国储能网欢迎您!
当前位置: 首页 > 返回

安力能源石再军:钠镍储能电池的介绍与应用

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2021-12-15 浏览:

中国储能网讯:2021年由湖南省工业和信息化厅、湖南省商务厅、长沙市人民政府、中国化学与物理电源行业协会联合主办,100余家机构共同支持的湖南(长沙)电池博览会暨首届中国国际新型储能技术及工程应用大会在长沙圣爵菲斯大酒店召开。此次大会主题是“新储能、新动力、新发展”。

会后,为了能让参会代表有更深入的行业交流,小编经过演讲专家本人同意和审核,将演讲专家的速记整理如下:

石再军:在这里我分享一下钠镍储能电池的信息。

今天的分享有三个方面:一个是公司初步的介绍,第二个介绍一下我们产品的特性,第三个方面介绍一下产品的应用情况。

目前这款电池叫做钠镍电池,这款产品在全球有两家,一家是在欧洲,还有一家在中国,两家都实现了量产。日本的NGK,做的钠硫电池,跟我们这款产品很接近,都是高温钠盐电池体系。

浙江安力能源有限公司是超威集团和美国的通用电气公司合资成立的公司,这家公司主要是进行钠镍电池的生产、销售、研发。浙江超威集团成立于1998年,主要致力于动力与储能电池的研发生产销售,2010年在香港上市,所有的在职员工2万多人,在全球有108家子分公司。通用电器成立的时间比较久,1892年,是世界上最大提供技术和服务业务的跨国公司,美国500强排名13强,很有实力的企业。

钠镍电池技术源起:1967年到1982年英国铁路研究钠镍电池,在1982年英国的Beta研究所成立,开展了这款电池量产化方面的研究。1987年到1997年,进行了在电动乘用车方面的探究,做了5年十万公里的寿命方面的测试,当时也没有太大的问题。1999年欧洲的MES-DEA公司获得了Beta研究所的技术,开展量产化生产。2001年美国的GE开展储能技术评估,经过长时间的探究,发现钠镍电池是一款非常优秀的储能电池,在2007年收购了英国的Beta研究所,2012年GE工厂完成了建设开工。由于在美国生产人工成本比较高,在2017年,超威集团和美国通用电器公司合作,承接他的技术,成立合资公司。2019年4月份工厂成立,开始了一个量产。

下面介绍一下我们的产品的特征。

我们这款电池有三大特征:

第一,安全性高,不需要电芯级别的安全保护和灭火装置,这款产品做UL1973认证的时候,标准要求所有的保护要到每个电芯级别才行,我们去申诉,最后评估了我们这款电池的安全性,认为这款电池不需要保护到电芯级别,美国机构也通过了我们这个建议。

第二,环境耐受性特别好,这款电池在零下40到高温65度都没有问题,这款电池储存系统不需HVAC,理论上不需要供热通风与空气调节。

第三,循环寿命比较长

我们这款电池的特点,最重要的技术就是固体电解质,β"氧化铝,其当电解质和隔膜的作用。另外一方面比较好的技术就是正极和负极合在一起,做成颗粒灌到陶瓷管里就可以了。三个是因为这款产品的工作温度是250到350度之间,在高温情况下密封,对高温密封技术方面的要求比较高。另外一个是关于陶瓷和金属之间怎么样进行热压封接焊接,要求也会特别的高。

这款电池的体系是这样的,负极是金属钠,正极是氯化镍。第一种电解质是β"氧化铝,另外一种电解质是无机盐,四氯铝酸钠。工作温度是250到350度左右,电池电压的参考是1.8到3.4伏左右,OCV开路电压2.58V,电池是在250到350度的情况下,钠离子通过固体电解质隔膜来回迁移,实现了电池的得失,最终实现充放电,这是电池的机理。

我们的电池相比其他的电池,安全性特别好,从基因、本质上来讲就是特别安全。在充放电过程中没有任何气体的产生,因为整个电池的内部都是由无机盐,无机金属组成的,是钠、镍,固态电解质量是贝塔-氧化铝,不像锂电里面有电解液,有机物的存在,我们都是无机物存在,也没有燃烧的物质存在。这款电池不管怎么样都不会有燃烧,也不会爆炸。这是这款电池最大的特点。

第二个方面的特点,耐过充放性能比较好,过充过放过程中,生成的物质都是电池本身的,要么是活性物质,要么是电池的原材料,原材料料在高温的情况下又会发生复合反应,又变成活性物质。

第三个方面的特点,耐短路能力好,我们前面的专家讲到了锂离子电热失控,由于短路导致电池模块热失控,像我们这个电池就不一样,我们这个电池短路的时候,陶瓷管出现破裂、出现短路的时候,金属钠与电解质四氯氯酸钠反应形成金属铝,在陶瓷管裂纹间隙里面充满了铝,阻止反应进一步进行,把正负极导通,这样短路电池相当于一个导体,等同于整个电池模块的电压下降了一个电芯的电压2.58伏。我们这种电池模块允许有5%到10%的电芯失效,模块在此电芯失效范围内都可以正常使用。前期我们也在做一系列的模拟实验,模拟5%的电芯短路失效,开展展循环寿命测试,此模块已经循环了400多周,电池没有出现什么问题,容量也没有什么衰减。此款电池当时在美国GE也做了很多类似的研究实验。

另外一个方面是安全性特别好,目前来讲我们的电池过了美国UL1973,SAE J2464,CE等一系列的认证标准都通过了。共做了16个安全项目的实验,全部通过了,没有任何的安全问题,像短路、针刺、火烧等等,都没有任何的问题。

这款电池包,在高温情况下,在美国做UL试验,在最高温度为850度的火里面去烤、去烧,最终的结果是箱体发生了变化,电池包不会着火,爆炸,只是有点变形。

这个是做过充过放试验,电池包不会发生安全问题。还有一个是拿电钻进行穿刺试验,整个电池也不会有任何的安全问题,也不会着火,也不会有爆炸方面的情况产生。

我们当时在做高空的跌落冲击试验,从10米的高空进行跌落试验,当时这个电池处于热的工作状态,10米的高度相当于以每小时48公里的速度进行撞击,这个电池包没有发生安全问题,也只是轻微的变形,也不会着火,也不会有爆炸的问题。

这个是我们在美国做的实验,用5.56mm、7.62mm、12.7mm直径的子弹枪击电池包,电池包也没有爆炸和着火现象发生。      除了安全的特点之外,电池的耐宽温性能特别好,在零下40℃容量、能量测试,可放出室温的100.9%;+60℃容量、能量测试,可放出室温的101.6%;对环境的耐受性特别好,如果我们组成储能系统这块,理论上是不需要HVAC的配置,在极端的情况下都可以正常发挥。

零下40和高温60度下的充放电特性、曲线和室温条件下的是一致的,由于这个电池本身是高温电池,对外在的环境温度不敏感,所以没有什么太大的关系。

电池寿命方面,这个在英国做的,我们做了80%的DOD的试验,3500周之后大概还有90%以上的能量。这个是用火车动力工况做的,也做了3500次,还有100%的容量,正常情况下电池模块的常规循环寿命大于4500次。

当然我们也依据现有的试验情况,对电池进行了寿命预测,如果是2小时率,推测电池的寿命达到6千次,3小时率是1万次,8小时率是2.5万次。

我想介绍一下我们的公司。

我们安力公司目前有两款产品,一款叫做T126电池包,主要是48伏的,15度电,主要用于通信基站备用电池,这个电池最大的特点就是耐过充和耐过放,在这种情况之下是很合适的款产品。还有G216电池包,电压是557伏,这款产品是20度电,主要用于储能、包括电力辅助这方面的产品。

目前这款电池可以用于电力辅助、通勤车辆。在乘用车辆方面,因为充电时间也会比较长,大电流放电性能偏弱,所以不是特别适合于乘用车。但是在风、光新能源储能,数据中心备电,常规的大巴车,还有远洋运输做储能,包括铁路信号、电信服务、潜艇这块我们都有实际的案例在做。

我们的品牌叫做durathon 电池,全球客户分布在北美、欧洲、非洲、南亚、东亚等地区,主要还是用于几个方面的领域,一个是电力领域,一个是通信基站方面的领域。电力方面做削峰填谷,风储一体、光储一体等工作。

这款产品我们在国内也做了实际的应用。我们的电池   耐高温性能很好,就不需要HVAC装备配置,如果做成储能系统,能量密度还是很不错的。这个图片可以看到,这个是在北京做的示范项目,这边是500千瓦时的磷酸铁锂的电池,那边是钠镍电池。磷酸铁锂需要6.5米长集装箱框,我们的是3.9米长的集装箱框,所以这款电池组成储能系统,能量密度还是不错的。我们的电池能量单体的密度是140,模块是120。同样的能量相对于磷酸铁锂来讲,我们节省空间大概40%左右,如果用我们的这款产品,可心节省用地的面积和成本,对于我们的产品来讲,对空调系统没有特殊的要求,减少消防的设置,辅助的设施费用进行削减。

(图)这个是我们在电信方面的使用情况,做的一些示范方面的应用。整体来讲,我觉得我们技术方面有自己独特的领先性,我们这款电池有自己的特点,锂电有锂电的特点。

我们的电池能量密度140千瓦时,模组电池能量120左右。高耐候性,零下40到高温65度都可以使用,寿命长,高安全性,免维护,其他优点,对消防装置会有一些简化,包括空调系统进行简化,也不会影响电池正常使用。

我的分享到这里,谢谢!

分享到:

关键字:钠镍储能电池

中国储能网版权说明:

1、凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,未经本网授权,任何单位及个人不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。

2、凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不代表中国储能网赞同其观点、立场或证实其描述。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关。

3、如因作品内容、版权以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。请在30日内进行。

4、有关作品版权事宜请联系:13661266197、 邮箱:ly83518@126.com