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鈉鎳電池要革了鋰電池的命?沒(méi)那么夸張

2019-06-05
關(guān)鍵詞: 鋰電池 鈉鎳電池

  最近,,有新聞報(bào)道:某公司投入建設(shè)近兩年的鈉鎳電池項(xiàng)目一期正式投產(chǎn),。該項(xiàng)目投產(chǎn),,也標(biāo)志著我國(guó)首個(gè)鈉鎳電池項(xiàng)目正式量產(chǎn)。據(jù)了解,,該項(xiàng)目計(jì)劃總投資6.59億元,,規(guī)劃總產(chǎn)能500MWh,一期產(chǎn)能50MWh,?!?/p>

  總體來(lái)說(shuō),,大多新聞的報(bào)道比較客觀,這也是中國(guó)在這種儲(chǔ)能技術(shù)上產(chǎn)業(yè)化的重要進(jìn)展,,應(yīng)該為安力能源公司感到驕傲,。然而并非所有的新聞報(bào)告都能夠足夠的客觀,而這種鈉鎳電池技術(shù)本身偏冷門(mén),,加上一些不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膱?bào)告,,就會(huì)誤導(dǎo)普通人,比如:

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  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(gè)好的介紹。就此機(jī)會(huì),,筆者也想簡(jiǎn)單介紹一下這種實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的鈉鎳電池,,以及其與鋰電的對(duì)比。

  1.什么是鈉鎳電池,?

  鈉鎳電池機(jī)理圖

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  該類電池是上世紀(jì)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(shí)現(xiàn)內(nèi)電路的電荷傳導(dǎo),,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(fù)極為熔融態(tài)的Na金屬,,運(yùn)行時(shí)的反應(yīng)為

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  注意:該類電池的近親是鈉硫電池(已經(jīng)在國(guó)外尤其是日本有了很多工業(yè)化儲(chǔ)能應(yīng)用的先例),這兩種電池都是融鹽電池,,共同特點(diǎn)都是要在一定的溫度下(并非室溫)來(lái)運(yùn)行,,300oC左右運(yùn)行非常正常,因?yàn)橹挥袦囟雀叩揭欢ǔ潭?,鹽才能是熔融態(tài)才能實(shí)現(xiàn)鈉離子的導(dǎo)通,,而此時(shí)其中的鈉金屬也已經(jīng)是熔融態(tài)了。而相比于它的親戚鈉硫電池,,鈉鎳電池有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):金屬鹵化物腐蝕性小,,安全性高以及抗過(guò)充放。但是缺點(diǎn)在于,,能量密度并不是非常出眾(低于鈉硫,,以及必須要在300 攝氏度下運(yùn)行。

  2.VS鋰電,,鈉鎳電池的性能如何,?

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  筆者從學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中摘到了關(guān)于鈉鎳電池的性能表,,可以看到作為儲(chǔ)能技術(shù)其關(guān)鍵的衡量指標(biāo)都已經(jīng)在這個(gè)表中有了體現(xiàn)。

  從這個(gè)表中不難看出,,第二列鈉鎳電池在很多指標(biāo)方面與第一列的鈉硫電池相比,,都有相近之處,各有所長(zhǎng):能量密度與效率要低一些,,但是在壽命方面的指標(biāo)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(chǔ)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(wèn)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(xiàn)中摘到了鋰離子電池的數(shù)據(jù),如下表第四列

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  其實(shí)有心的讀者仔細(xì)一比就可以看出,,鋰離子電池幾乎在所有指標(biāo)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(shí)候可能接近,,但是大的時(shí)候就遠(yuǎn)超鈉鎳了,這是為什么呢,?

  主要因?yàn)殇囯x子電池技術(shù)路線多(磷酸鐵鋰,,三元等),然后在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)候各家的技術(shù)實(shí)力,,產(chǎn)品設(shè)計(jì)方向,,質(zhì)量控制都不一樣,這就導(dǎo)致了各家的電池性能差別很大,,但是總體來(lái)說(shuō),,拿出國(guó)內(nèi)龍頭企業(yè)的鋰離子電池,是無(wú)論如何也不會(huì)產(chǎn)生以上所述的對(duì)比情景的:

  鈉鎳電池單體135Wh/kg-----鋰離子動(dòng)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(gè)表里沒(méi)看出來(lái),,事實(shí)上很多人對(duì)鋰電池壽命的抱怨,,主要是因?yàn)楹芏鄰S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(guò)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(huì)有特別懸殊的差距。

  體積比鋰電系統(tǒng)小50%以上-----至少?gòu)倪@個(gè)表中的Energy density 行的數(shù)據(jù)中完全看不出來(lái),。全生命周期成本低50% 以上----同樣的,,從這個(gè)表中看不出來(lái),。

  這個(gè)新聞報(bào)道的問(wèn)題在于:極端不嚴(yán)謹(jǐn),沒(méi)有用真實(shí)的數(shù)據(jù)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠?jì)算來(lái)論述其觀點(diǎn),,這也是很多新聞?dòng)浾叩目萍嘉母宓耐ú∷?,最近的南?yáng)水氫汽車事件就是一個(gè)新鮮的例子。

  3. 鈉鎳電池適合什么用途,?

  說(shuō)到這,,可能有些人會(huì)認(rèn)為我又在黑這款電池技術(shù),難道該技術(shù)就一無(wú)是處了嗎,?

  答案當(dāng)然是否―――它很有用,,適合用在固定式儲(chǔ)能領(lǐng)域。

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

  然而如果說(shuō)該技術(shù)要去挑戰(zhàn)鋰電的最主流應(yīng)用場(chǎng)景――動(dòng)力電池,,就大錯(cuò)特錯(cuò)了――該技術(shù)單體能量密度只有135Wh/kg,,必須在高溫下運(yùn)行(而且維持溫度導(dǎo)致了能量轉(zhuǎn)換效率低),光這兩條就足夠排除其在動(dòng)力電池中應(yīng)用的可能了,。但是話說(shuō)回來(lái),,動(dòng)力電池和儲(chǔ)能都是很有意義的領(lǐng)域,都需要好的技術(shù),,鈉鎳電池當(dāng)然很好,,但是需要在合適的領(lǐng)域中發(fā)揮,而不是亂入動(dòng)力電池領(lǐng)域,,去與鋰離子電池硬做比較與競(jìng)爭(zhēng),。儲(chǔ)能廣闊天地,大有可為嘛,。


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