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日月潭蓄电池
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日月潭蓄电池:钠硫电池五大关键问题解析[2015-08-17]

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目前,针对钠硫日月潭蓄电池存在一些质疑的声音,认为钠硫电池短期内难以真正实现商用。为此,《科学时报》记者就这些问题采访钠硫电池的研发人——中科院上海硅酸盐所研究员温兆银、刘宇,高级工程师曹佳弟等人。

问题一:安全问题

“安全问题更准确地说应该是运行可靠性的问题。”

质疑:钠硫电池的运行温度在300~350℃之间,如果陶瓷电介质一旦破损形成短路,高温的液态钠和硫就会直接接触,发生剧烈的放热反应,产生2000℃的高温,相当危险。

温兆银:NGK公司从1992年示范运行至今,在日本已经运行了100多座钠硫电池储能电站,18年期间只发生过一次起火事故,并在消防队到达之前自行熄灭,被评定为轻微事故。

从钠硫电池实现商用之后,日本媒体进行了大量的宣传报道,希望改变公众的观念,接受钠硫电池。

事实上,任何储能系统都是能量聚集系统,都存在安全隐患。由于采用陶瓷做固体隔膜,没有气体存在,因此不会爆炸。跟某些其他电池比起来,钠硫电池事故率很低。

钠和硫一旦直接接触,存在安全隐患,因此我们在结构设计上采取了很多安全措施,层层设防,保证即使陶瓷损害也不会简单接触、即使电池损坏也不会简单外溢。

硅酸盐所的钠硫电池目前没有发生过安全事故,正在进行长期运行的可靠性验证。

问题二:寿命问题

“一旦使用实用化材料和部件,产品寿命能达到10年。”

质疑:寿命短影响其性价比,难以商用。

温兆银:钠硫电池和其他日月潭蓄电池不同,没有任何副反应,活性物质可以被可逆的利用而不被损耗。由于金属零部件在硫以及硫化物介质中高温下长时间工作会有腐蚀,影响其寿命,所以钠硫电池的金属部件都采用了特殊的防腐蚀措施进行保护。

硅酸盐所目前实验的钠硫电池的寿命期望值是8年,初期的退化衰减水平基本和日本相近。一旦到产业化阶段,材料与电池的一致性得到解决,电池寿命可达到10年以上,目前日本产品的水平是15年左右。

问题三:温度问题

“模块具有很好的保温功能,能维持一段时间的低功率运行。”

质疑:钠硫电池在300℃才能启动,存在保温耗能的问题,启动时间长在一定程度上限制了其应用。

曹佳弟:钠硫电池在充电时吸收能量,需要额外的电能加热,在放电的同时放热,足以维持运行所需的温度。

同时,硅酸盐所研发的电池模块具有很好的保温功能,在没有供电加热的情况下也能长时间保温。目前NGK公司的产品从运行温度冷却到室温大约需要半个月时间,在断电后的一个星期还能维持低功率运行。

问题四:废电池处置问题

“日本已经形成一套相当成熟的回收技术。”

质疑:损坏的电池难以处置,这也是钠硫电池的软肋之一。

刘宇:钠硫电池跟其他电池不一样,是可拆分电池,因此原理上说回收再利用率会较高——陶瓷部件和钠、硫不相容,使用后可以完全分离,单独再回收;钠和硫部分的化合物可以可逆地分解形成钠和硫;其他的金属部件也可以回收再利用。

日本目前已形成一套相当成熟的回收技术和工序。而硅酸盐所目前也已初步形成一套清洁的回收技术工艺,在一些保护介质里进行拆分,钠、硫及金属都可以被回收甚至再利用。

不过,我国的钠硫电池如何真正高效回收再利用还需要再进行研究。

问题五:成本问题

“我们的价格不会比日本高。”

质疑:国产钠硫电池成本能否降低达到商用水平?

温兆银:目前在各种大容量储能电池中,除了性能低的铅酸电池,钠硫日月潭电池是最便宜的。根据日本的数据,锂离子电池的价格是钠硫电池的3倍。液流电池也比钠硫电池贵,因此钠硫电池的成本比较有优势。

而且由于钠、硫和陶瓷的原材料自然界储量丰富、成本较低,同时钠和硫都没有特殊用途,影响其价格波动的潜在因素比较少。

中国还没做到大规模应用,因此价格难以确定。未来成本下降的空间主要取决于产业化规模和制造技术。

目前NGK产品的价格在2000~2500元/千瓦时。我们的价格不会比国外高。

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