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【前沿】钠电池的研究与应用现状一览

2015-12-22 08:01来源:能源情报作者:胡英瑛 等关键词:钠电池智能电网电动汽车收藏点赞

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2.1ZEBRA电池的结构与原理

图5显示了ZEBRA电池的结构及其基本电化学机制。ZEBRA电池由熔融钠负极和包含过渡金属氯化物(NiCl2和少量FeCl2)、过量金属的正极以及作为固体电解质和隔膜的钠离子导体-氧化铝陶瓷组成。

ZEBRA电池一般在放电状态下组装,主要使用金属镍和氯化钠作为电极材料,同时使用熔融NaAlCl4作为正极的辅助电解质。与钠硫电池类似,由于使用b²-氧化铝陶瓷电解质,ZEBRA电池需要一定的工作温度,通常为250~300℃。电池的基本电化学反应为

2.2ZEBRA电池的特性与性能优化

与钠硫电池不同的是,ZEBRA电池的电化学反应不存在安全隐患,即使在严重事故发生的状况下,ZEBRA电池也没有严重的危险性。因此ZEBRA电池被认为是为数不多的高安全性二次电池。同时,ZEBRA电池还具有很强的耐过充电和过放电的能力。过充电反应为

基于上述电化学反应,ZEBRA电池呈现短路型的损坏机理,因此,在电池组中,即使有一个电池出现损坏,电池组仍然可以运行。由于ZEBRA电池没有副反应,其库仑效率为100%,所以可以比较容易地实现对电池充放电状态的估计。与钠硫电池类似,ZEBRA采用全密封结构的设计,并在恒定的温度下工作,因此具有很强的环境适应性和零维护的特性。

对ZEBRA电池的正极组成进行改性是提高电池比能量的有效途径,基于钠/氯化镍电池反应的ZEBRA电池能量密度约94W˙h/kg,通过在正极材料中加入添加剂(如Al和NaF),可使电池的能量密度提高到140W˙h/kg。加入的Al在电池首次充电过程中与NaCl发生反应生成NaAlCl4和金属钠。生成的金属钠存储在负极中可提高电池容量,同时生成的NaAlCl4可提高正极的离子电导性。实验还证明,在正极材料中掺杂FeCl2,ZEBRA电池的功率密度可以得到有效的提高。

原标题:【前沿】钠电池的研究与应用现状一览
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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