中國儲能網(wǎng)訊：2021年11月12日下午，全球首臺100kWh鈉離子電池數(shù)字儲能系統(tǒng)樣機順利通電，該樣機也是烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”技術研發(fā)試驗基地新型儲能驗證平臺首個完成通電測試的試制儲能集裝箱。
全球首臺100kWh鈉離子電池數(shù)字儲能系統(tǒng)樣機
3MW/1.5MWh鈉離子電池數(shù)字儲能系統(tǒng)是烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”技術研發(fā)試驗基地新型儲能驗證平臺中的儲能項目之一，分兩階段實施，第一階段完成100kWh鈉離子電池數(shù)字儲能樣機的研發(fā)，第二階段完成新型鈉離子電芯研發(fā)及3MW/1.5MWh鈉離子電池數(shù)字儲能系統(tǒng)。該項目擬建成全球規(guī)模最大的鈉離子電池儲能電站，首次采用功率型鈉離子電池（更耐低溫環(huán)境），也首次融合了鈉離子電池技術與數(shù)字儲能技術。
鈉離子電池模組拆箱（模組可由一人抬起，便于安裝）
數(shù)字儲能系統(tǒng)核心設備接線
何為鈉離子電池
鈉離子電池是一種二次電池（充電電池），主要依靠鈉離子在正極和負極之間移動來工作，與鋰離子電池工作原理相似。
從機理上分析，鈉離子電池與鋰離子電池具有相似的物理化學性質和離子儲存輸運機制。此外，由于鈉的標準電極電位比鋰高，且其原子量和離子半徑也大于鋰，所以同樣結構類型的電極材料在鈉離子電池中的電壓和理論比容量都更低，最終使得鈉離子電池在能量密度上難以占據(jù)優(yōu)勢。
鈉離子電池在充電過程中，鈉離子從正極材料中脫出經(jīng)過電解液進入負極材料，電子則由外電路從正極流向負極，放電過程反之。鈉離子的半徑比鋰離子大，在電化學反應過程中的體積變化比在鋰離子電池中更加劇烈。
鈉離子電池電極材料物理特能決定了其電化學性能的優(yōu)劣。一般認為，正極材料的性能是鈉離子電池的關鍵，影響著其能量密度、循環(huán)壽命以及安全性等。層狀氧化物由于具備易合成、能量/功率密度高等優(yōu)點而受到了廣泛的采用。
目前鋰離子電池的負極廣泛使用石墨類材料，然而由于熱力學原因，鈉離子幾乎無法嵌入到石墨中， 因此石墨類材料不能作為鈉離子電池的負極，而是采用合金系列材料作為負極。
鈉離子電池的優(yōu)勢
目前，鈉離子電池能量密度大于100Wh/kg，可與磷酸鐵鋰電池相媲美，但是其成本優(yōu)勢明顯，有望在大規(guī)模儲能應用中取代傳統(tǒng)鉛酸電池。
鑒于當前普通鈉離子電池的能量密度只能達到120Wh/kg，相較于鋰電池的能量密度（300Wh/kg以上）還相差甚遠。因此短時期內(nèi)還無法代替鋰離子電池, 因此在小型消費電子領域，鈉離子電池仍難與鋰離子電池抗衡。
但相比于鋰元素，鈉元素在地殼中的儲藏量十分豐富，獲得鈉元素的方法也十分簡單，其開發(fā)成本低。開采費用僅為鋰的百分之一，而且鈉離子電池無過放電特性，允許放電到零伏。因而鈉離子電池的研發(fā)成為電池技術熱門研究領域。
鈉離子電池的應用
鈉離子電池雖然能量密度不及鋰離子電池，但是鈉資源豐富，且獲得十分容易，從長遠看鈉離子電池仍然具有十分廣闊的應用前景，如一些對能量密度要求不高的領域。
目前，鈉離子電池產(chǎn)品主要應用于兩大場景，一是鉛酸電池替代市場，包括5G基站、數(shù)據(jù)中心、電動自行車等；二是大規(guī)模儲能領域，包括光伏、風能等新能源接入儲存系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的鈉離子電池多采用液態(tài)電解質，容易出現(xiàn)漏液、燃燒等問題，而使用固態(tài)鈉離子電解質取代易燃的有機液態(tài)電解液，可有效提高電池的安全性。據(jù)悉，目前在實驗室狀態(tài)下，基于固態(tài)電解質的鈉離子電池最高可提供高達355Wh/kg的能量密度。
鈉離子電池是未來儲能電池的重要發(fā)展方向之一，現(xiàn)在說鈉離子電池取代鋰電池似乎為時過早，但隨著鈉離子電池技術的不斷進步，隨著對鈉離子電極材料研宄的不斷深入，有望使鈉離子電池能量密度進一步提高，材料成本進一步降低、電池性能進一步提升。相信鈉離子電池的商業(yè)化進程也將不斷加快。
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