中国储能网讯：2017年4月24-26日，第七届中国国际储能大会在苏州香格里拉大酒店圆满召开，来自中、美、英、德、澳、日、韩等国家的1400余位嘉宾到场参会。大会共邀请140余位行业专家与企业代表，围绕产业热点话题，发表了一系列精彩演讲，中国储能网将向读者传递本次大会最具价值的声音。
大会期间，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银，在“先进储能技术专场”，以《钠电池技术及应用现状》为题发表演讲，现将演讲主要内容发布，以飨读者。
中国科学院上海硅酸盐研究所研究员温兆银
温兆银：非常感谢组委会的邀请,今天除了锂电池以外的主要储能技术都在这里交流，我也希望钠电池的技术能够得到大家的关注。
我的报告主要分为简单的背景介绍与钠电池体系介绍，还有钠电池的现状以及我们开展的一些研究工作。我们实验室除了研究钠电池还有锂电池，针对锂电池一些前端性方向开展了大量的工作。在钠电池方面,我们更多关注的是钠硫电池、钠镍电池。目前我们和很多企业在合作，包括美国的Corning还有国内的一些汽车集团等。我们在固态离子学领域开展工作，就是研究固体物质中间离子运动规律的一个领域，固态离子学实际上是包括锂电池还有更多的电池体系以及燃料电池研究的技术科学领域。这两天大家一直在讨论储能的问题，储能应用是非常广泛的，从发电、配电到输电到最后用户，甚至把电动汽车都跟储能结合起来了。当然，储能非常重要，但是这么多年间，差不多快10年前我们讨论智能电网，到现在真正的储能技术或者说集中在电化学储能上的应用体量还是非常有限，甚至碰到很多瓶颈问题。我感觉目前储能应用的突破口实际上是在可再生能源，是以光伏和风力发电为代表的可再生能源，它们的快速发展结合技术的推动。尽管储能技术大家都叫得非常响，但是它没有得到更大规模的应用，有很多因素。钠电池是非常重要的储能技术，这么多的储能电池和技术之间钠电池是非常特殊的一个群体，所谓的钠电池其中一定含有钠元素。也是2015年美国对这个储能技术的预测，我们看右边这张图，他们的预测是锂电池是占据第一位，第二位是液流电池，还有就是钠盐电池，还有我们的铅酸电池，或者以制氢的形式进行储能也被未来看好。
这个图可以在网上搜到，就是全球十大电网级电池储能系统，我把这三项拉红了。第一项就是在日本丰前蓄电变电站，这个规模是50兆瓦，可以持续工作60小时，不仅功率大，而且容量大。在六所村风电场这个36兆瓦，可以连续工作62小时。还有加拿大这个风能研究所的钠盐电池项目，规模达到10兆瓦，这三个系统都是含有金属钠的。过去几年时间钠电池研究也非常热，其追一个原因是因为金属铝的匮乏，或者大家认为它的资源有限。所以关于钠电池的研究一下子就变得很热，我们来看看几种典型的钠的电池，钠硫电池已经有非常大的市场了，早上大家也听到介绍了，钠硫电池目前在全球超过300多兆瓦这样一个系统在运行，其实它的能量远远大于我们现在在运行的这个锂电池的储能系统。这个电池最大的特点是能量密度高、功率密度大、效率高，效率超过85%，甚至接近90%。这个电池当然有它的问题，关键就技术难度非常大，所以从事这个电池研究的非常少，另外它有一定的安全隐患。另外来说它相对成熟，而且已经实现了规模化应用。还有就是ZEBRA电池，它的优点就是安全、能量密度高、效率高，能量密度在120到150。目前技术的基本成熟，在应用的初期。这个钠的资源问题是大家非常关注的，钠的化合物只是铝的化合物的几十分之一。钠硫电池和钠氯化物电池的特定是什么呢？就是没有自放电，另外效率非常高。这两种电池是我们在固态离子学上非常经典的两个电池体系，这两个电池在大容量，特别是钠氯化物电池的安全性受到特别的关注。
这是钠硫电池目前的商业应用情况，目前真正有成熟技术的还是日本的NGK公司，已经有250座以上的电站在运行中，年产能150MW，可连续工作最长7.2小时，最大的在运行系统为50MW，2020年目标是23000日元/KWh。目前这个在风电上最大的体系就是在日本这个Rokkasho风电长，51MW的风电长，钠硫电池是34MW，245MWh由172MW电站组成。左下角这张图就是在它的接入以后使整个风电的输出得到了非常高水平的稳定，这个风电可以说利用价值就得到了真正的提高。我们国家目前这个钠硫电池研究基本上还集中在东汽和上海电气，2012年上海电气成立公司以后进行产业化的推进，目前达到10兆瓦级的示范产业的规模。这条线绝大多数装备都是我们自己开发的，这个公司开发的5千瓦和25千瓦的模块，应该说这个模块目前有比较稳定的运行，但是这个模块离目前大规模的推广，从它的价格来说可能目前还没有真正的达到这个要求。但是从体系运行的要求，从模块的角度来说，目前公司也正在积极的和更多的用户寻求合作，把这个钠硫电池这样一个在市场上有良好表现的储能系统得到很好的应用。
这个电池有特殊的安全性，可以说是目前非常少见的没有安全隐患的，它在水下的再生系统中间成为劳斯莱斯选择的唯一动力源。前年美国的GE公司的工厂在美国纽约的工厂基本上停产，因为它的成本等问题。所以他们寻求能够到一些低成本的国家进行生产。今年1月18号我们国家超威集团和美国通用电气公司正式签定协议，大家也知道超威集团是连续4年中国电池产值最高的公司，今年1月18号和他们正式签约。我们国内这个硅酸研究所也和国内的一些公司合作，目前也在进行工程化的推进，也在为这个电池真正走向实用化在努力。这个电池主要的问题，当然安全性是它的核心优势，它可以实现大容量，甚至功率也是比较大的。我们在研究过程中就发现我们真正要能够让这个电池更进一步的提升性能，我们可以从几个方面进行开展研究工作，一个就是活性物质。这个电池目前国内预算的寿命是15年，可以循环4500次以上，可以用到15年以上。我们通过对活性物质镍进行包裹的技术，这个电池主要是在循环性能上得到了大幅度提升，其中核心的就是抑制了它核心物质的长大。其实在锂电池中间我们知道全固态是我们的发展方向，每个公司应用的体系都有所不同。刚才提到这个空气电池，因为这是新的电池体系。有人认为锂空气是未来电池的终极，因为它超大的容量。这个钠空气有更多的产物能够稳定存在，所以钠空气电池的稳定性或者是寿命，我们可以预期它比这个锂电空气更长。因为它的反应产物是固态的，在这个空气电极中间最终可能会使我们这的电极被堵塞，在钠氧气电池或者是钠空气电池中间也同样，我们如果没有一个合理的设计的话它很快就会终结寿命。因为石墨烯的研究非常热，因为它的性能非常特殊，氮掺杂的石墨烯也非常多了，在这种情况下我们可以实现100次在现有情况下稳定的循环。如果我们能够沉积到这个石墨烯上，这个膜非常均匀的以1到2个纳米这么细小的颗粒沉积上去。最终来看看我们的反应产物，最终我们能实现这样一个稳定有效的循环，前提就是我的产物要能够最均匀的同时以纳米的形式沉积。因为时间的关系，我也希望大家更多的关注钠电池，因为真的有一天锂的资源匮乏的时候发挥钠电池各自的优势。所以我对钠电池的一个简单的总结就是说目前钠电池也是储能电池研究的热点方向之一，其中钠硫电池表现了很好的市场应用现状，前景也可以说是良好的。钠镍电池是重要的储能技术，因为它高度的安全性，未来前景良好。钠离子电池也是目前研究的热点，希望它将来能够真正成为锂离子的替代品。我就先讲到这里，谢谢大家。
（本文根据现场录音整理，未经本人审核）
