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寶鄂文庫

什么是鈉鎳電池?它的性能如何?

來源:寶鄂實業(yè)    2019-05-31 11:41    點擊量:

近日來,有一則新聞報告:“浙江安力能源有限公司(以下簡稱安力能源)投入建設近兩年的鈉鎳電池項目一期正式投產(chǎn)。該項目投產(chǎn),也標志著我國首個鈉鎳電池項目正式量產(chǎn)。據(jù)了解,該項目計劃總投資6.59億元,規(guī)劃總產(chǎn)能500MWh,一期產(chǎn)能50MWh。”

 

總體來說,大多新聞的報道比較客觀,這也是中國在這種儲能技術(shù)上產(chǎn)業(yè)化的重要進展,應該為安力能源公司感到驕傲。然而并非所有的新聞報告都能夠足夠的客觀,而這種鈉鎳電池技術(shù)本身偏冷門,加上一些不嚴謹?shù)膱蟾妫蜁`導普通人,比如:

 

壽命是鋰電池的2到5倍?體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上?全生命周期成本低50%?

 

以上這些論斷可能有一定依據(jù),但是前提不明,數(shù)據(jù)不明,并不是一個好的介紹。就此機會,筆者也想簡單介紹一下這種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鈉鎳電池,以及其與鋰電的對比。

 

該類電池是上世紀80年代南非提出的,也叫ZEBRA電池。這種電池本質(zhì)上是一種融鹽電池,其使用熔融鹽作為電解質(zhì)實現(xiàn)內(nèi)電路的電荷傳導,主要包括NiCl2, FeCl2, ZnCl2以及NaAlCl4等,中間使用β-Al2O3作為隔膜防止內(nèi)短路,正極為NiCl2負極為熔融態(tài)的Na金屬,運行時的反應為

 

注意:該類電池的近親是鈉硫電池(已經(jīng)在國外尤其是日本有了很多工業(yè)化儲能應用的先例),這兩種電池都是融鹽電池,共同特點都是要在一定的溫度下(并非室溫)來運行,300oC左右運行非常正常,因為只有溫筆者從學術(shù)文獻中摘到了關(guān)于鈉鎳電池的性能表,可以看到作為儲能技術(shù)其關(guān)鍵的衡量指標都已經(jīng)在這個表中有了體現(xiàn)。

 

從這個表中不難看出,第二列鈉鎳電池在很多指標方面與第一列的鈉硫電池相比,都有相近之處,各有所長:能量密度與效率要低一些,但是在壽命方面的指標要更穩(wěn)定一些,兩者成本接近,都更適合用于中大規(guī)模儲能。

 

然而如上所示,有的文章聲稱其壽命是鋰電池的2-5倍,體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上,成本要低50%---------很遺憾,這些論述是問題最大的,缺乏數(shù)據(jù)的支撐,非常不客觀。

 

首先我們從相同的文獻中摘到了鋰離子電池的數(shù)據(jù),如下表第四列

 

其實有心的讀者仔細一比就可以看出,鋰離子電池幾乎在所有指標上都優(yōu)于鈉鎳電池,只是可能數(shù)值分布范圍有些寬,數(shù)據(jù)小的時候可能接近,但是大的時候就遠超鈉鎳了,這是為什么呢?

 

主要因為鋰離子電池技術(shù)路線多(磷酸鐵鋰,三元等),然后在產(chǎn)品開發(fā)的時候各家的技術(shù)實力,產(chǎn)品設計方向,質(zhì)量控制都不一樣,這就導致了各家的電池性能差別很大,但是總體來說,拿出國內(nèi)龍頭企業(yè)的鋰離子電池,是無論如何也不會產(chǎn)生以上所述的對比情景的:

 

鈉鎳電池單體135Wh/kg---------鋰離子動力電池最好的可以做到300Wh/kg….

 

鈉鎳電池壽命是鋰電池的2到5倍----抱歉從這個表里沒看出來,事實上很多人對鋰電池壽命的抱怨,主要是因為很多廠家的低端產(chǎn)品本身電芯單體壽命不佳,加之一致性差使得在服役過程中衰減加速,如果用優(yōu)質(zhì)的鋰電產(chǎn)品比,兩者壽命不會有特別懸殊的差距

 

體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上-----至少從這個表中的Energy density 行的數(shù)據(jù)中完全看不出來

 

全生命周期成本低50% 以上----同樣的,從這個表中看不出來

 

這個新聞報道的問題在于:極端不嚴謹,沒有用真實的數(shù)據(jù)和嚴謹?shù)挠嬎銇碚撌銎溆^點,這也是很多新聞記者的科技文稿的通病所在,最近的南陽水氫汽車事件就是一個新鮮的例子。

說到這,可能有些人會認為我又在黑這款電池技術(shù),難道該技術(shù)就一無是處了嗎?

 

答案當然是否———它很有用,適合用在固定式儲能領(lǐng)域。

 

主要原因還是該技術(shù)的循環(huán)壽命長,安全性好,融鹽電池天生適合中等以上規(guī)模的儲能場景,相比鋰電更適合這個領(lǐng)域。因此在一些客觀的文章中也都寫到了:這類電池會替代一些鉛酸電池,用于通信基站維護等場景。

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