新型电池 ppt课件

钠硫电池原理
放电时的反应过程： 1）Na离解成Na+和电子 2）Na+穿过β-Al2O3向正极移动 3）Na+与S及电子反应生成多硫化钠
钠硫电池的特点
➢主要的优点
• 能量密度大：大功率钠硫电池先进的结构设计使其理论比能量 高达760Wh/kg，实际大于100Wh/kg；
• 功率密度大； • 使用寿命长：大功率钠硫电池连续充放电近2万次，使用寿命可
基于上述特点，液流电池有着广泛的应用前景：
（1）可用于建设大功率的调峰储能电站；
（2）还可用于预防电力供应灾难事件、通讯等领域；
（3）也可作为边远地区的储能、发电系统，与太阳能、 风能等可再生能源的发电方式相结合，将这些电能储存 起来待需要时输出；
（4）另外，电动汽车可以在加油站直接更换荷电的电解 液，达到“再充电”，跟加油一样方便与快捷，因而也 非常适合电动汽车的需求。
锌－溴液流电池早在100 多年前就已经申请了专利， 但是要发展成为一种商品化的电池还存在两个主要技术 问题需要解决: (1) 锌形成沉积物时具有生成枝晶的趋 势; (2) 在溴化锌水溶液中溴具有高的溶解度。
枝晶状锌沉积物很容易造成电池短路,而溴的高溶解 度使得溴扩散问题严重, 从而直接与负极锌发生反应, 导致电池的自放电程度加大。
达10到15年； • 原材料钠硫易得； • 无自放电、记忆效应； • 体积小、重量轻、便于模块化制造安装，建设周期短。 • 不足：
• 工作温度在300-350℃，电池工作时需要一定的加热保温。但 采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。
• 安全问题：S易燃。
研究与应用现状
• 钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在 世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高 能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致 力于发展其作为电动汽车用的动力电池，也曾取得了不少令人 鼓舞的成果，但随着时间的推移表明：
电解液制备
优势
劣势
发展现状
发展现状
发展现状
发展现状
应用
（2） 多硫化钠－溴液流储能电池
工作原理 多硫化钠－溴液流储能电池充、放电时的电极反应如下：
电池组 多硫化钠－溴储能电池组结构图
（3） 锌－溴液流储能电池
锌－溴液流电池的电解液为溴化锌水溶液, 充电过程中, 负极 锌以金属形态沉积在电极表面, 正极生成溴单质, 放电时在正负极 上分别生成锌离子和溴离子。电化学反应可以简单地表示如下：
液流电池 钠硫电池
电力储存用二次电池性能比较
电池种类
铅酸电池
理论能量密度
167
（Wh/kg）
实际能量密度 （Wh/kg）
30-40
循环寿命（次） >2000
适用范围 数kW-数MW
电池效率
85%
特征
价格低 能量密度低
待解决问题 循环寿命待 提高
钠硫电池 786
100-120
>2500 数kW-数MW
2.钠离子电池
2.钠离子电池
3. 钠硫电池
• 钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，至今才40 年左右的历史。
• 电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。
• 一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电 解质构成，而钠硫电池则与之相反， • 它是由熔融液态电极和固体电解质组成的， • 负极活性物质：熔融金属钠， • 正极活性物质：硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，所以硫一般 是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里， • 固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为-Al2O3的陶瓷材 料， • 外壳则一般用不锈钢等金属材料。
• 功率密度大； • 使用寿命长：大功率钠硫电池连续充放电近2万次，使用寿命可
• 分类
（1）钒氧化还原液流储能电池
钒电池与其他蓄电池的特性比较
工作原理
工作原理
钒电池是以钒的氧化物或化合物发生氧化还原反 应得失电子实现化学能向电能的转化。电极反应如下：
钒电池可分为静止型和流动型两种
钒电池的三大关键技术 （1）电极材料的选择； （2）电解液的制备； （3）电池隔膜的选择。
90% 耐久性好 能量密度高 价格有待降
低
液流电池 100ห้องสมุดไป่ตู้
？
>2500 数十kW-数MW
80% 耐久性好
能量密度有 待提高
电解液存储 槽占地
锂离子电池 583
100-120
>1000 数十kW以下
90% 能量密度高 可大电流放电 容量有待提高 价格有待降低 循环寿命有待
提高
1 液流电池
1 液流电池
Al2O3的陶瓷材料， • 外壳则一般用不锈钢等金属材料。
钠硫电池原理
放电时的反应过程： 1）Na离解成Na+和电子 2）Na+穿过β-Al2O3向正极移动 3）Na+与S及电子反应生成多硫化钠
钠硫电池的特点
➢主要的优点
• 能量密度大：大功率钠硫电池先进的结构设计使其理论比能量 高达760Wh/kg，实际大于100Wh/kg；
• 不适合移动场合：钠硫电池在移动场合下(如电动汽车)使用条 件比较苛刻，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方 面均有一定的局限性。所以在80年代末和90年代初开始，国 外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越 来越显示其优越性。
钠硫电池
• 钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的， 至今才40年左右的历史。
• 电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分 组成。
• 一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电 极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，
• 它是由熔融液态电极和固体电解质组成的， • 负极活性物质：熔融金属钠， • 正极活性物质：硫和多硫化钠熔盐，由于硫是绝缘体，
所以硫一般是填充在导电的多孔的炭或石墨毡里， • 固体电解质兼隔膜的是一种专门传导钠离子被称为-
• 概念
所谓液流电池就是电池的正负极活性物质都为液态流体氧化还原电对的 一种电池。
• 特点
（1）额定功率和额定容量是独立的。 （2）充放电期间电化学极化较小。 （3）储存寿命长。 （4）能100％深度放电但不会损伤电池。 （5）结构简单，材料价格相对便宜，更换和维修费用低。 （6）通过更换荷电的电解液，可实现“瞬间再充电”。 （7）浓差极化很小。