文 献 综 述

1 引言

随着社会经济的不断发展，各行各业的电力需求与日剧增，与此同时，电力供应的昼夜峰谷差也日益增大，能源紧缺问题不断加剧。尽管近年来新能源（如风能和太阳能）发电技术发展迅速，相关的应用研究屡见不鲜，产业规模、经济性和市场化进程也逐年提高，然而风能和太阳能发出的电力具有不稳定性和连续性等特性，无法直接向电网输出或向用户提供，十分不利于新能源技术大规模发展[1]。要解决国家电力紧缺和稳定可再生电力输出问题，储能是最有效的途径之一，它的原理是在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，而在需求大于供给时补充电能。最常用的储能方法是使用蓄电池，先将电能进行储存，然后经过交直流转换后送入现有的电网，所以开发相应的大型蓄电池已成为必然要求。

在目前研究的几种储能技术中，钠硫电池有着许多电池不具备的优势[2]：（1）比能量高：该电池系统的理论比能量高达760Wh/kg，是铅酸电池的3～4倍；（2）可大电流、高功率放电：工作电流密度达0.2～0.3A/cm2。其峰值瞬时放出其三倍的固有能量；（3）放电率高：由于采用固态电解质，不发生自放电和副反应，充放电电流效率几乎为100%；（4）稳定工作寿命长：组装后使用可达2500个周期，稳定工作15年；（5）利于环保：系统整体被密封，不会造成环境污染，而且工作噪音低。

尽管钠硫电池优势较多，但其充电状不能直接检测，只能用平均值计量，所以需要周期性的离线度量，过度充电时很危险。而且，钠硫电池制造工艺复杂，对电池材料、整体构造要求高，所以制造成本较高。此外，因为钠硫电池在350℃下运行，而从室温升温到350 ℃通常需要较长时间，如果升温不均匀会造成陶瓷管破裂，进而会造成整个储能电站燃烧。钠硫电池储能系统停止，启动会使电池性能衰减。因此，不能适应风能发电储能系统频繁开停的要求。

虽然该电池由于某些缺陷饱受诟病，但目前发展态势良好，已经在许多欧美发达国家投入了实际应用。2003年起，日本和美国已建设起一批兆瓦级钠硫电池发电站。到目前为止，全世界范围内已有100余座钠硫电池储能站在运行中，涉及工业、商业、交通、电力等多个行业。我国国内钠硫电池的研究始于二十世纪六十年代末，初期与发达国家同步发展，随后的二十年，却始终停留于电动车用蓄电池的研究。直至八十年代中科院上海硅酸盐所开展了深入的探究。时至今日，虽然在该方面取得了不小的进步，但在产业化、商业化等方面与世界领先水平还有一定差距[3]。

2 钠硫电池简介

钠硫电池系统封装在一个不锈钢容器内，该容器的容器壁就是负极的集流器。钠硫电池的基本结构主要由位于中心的固体电解质陶瓷管、氧化铝纤维和石墨毡双重结构负极、毛细结构正极和外部筒体组成[4]。