电化学储能技术的研究进展-第3页-北极星储能网

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LixMn2O4具有三维隧道结构，有利于锂离子的嵌入和脱出，而且资源储量大、价格低廉、安全性高，是一种非常有潜力的锂离子电池正极材料，但是其比容量比LiCoO2低了近30%（110Ah/kg），并且存在锰离子溶解造成高温循环性差等问题，限制了其在高能量密度电池中的应用，但有望在未来的大规模储能领域发挥作用。

LiFePO4是一种具有橄榄石结构的磷酸盐化合物，它具有稳定的充放电平台，充放电过程中结构稳定性好，安全性高，价格低廉，环保无污染，比容量可达160Ah/kg，是近年来发展最快的一种锂离子电池正极材料体系，广泛应用于电动汽车和储能领域。LiFePO4存在的主要问题是振实密度低以及电子、离子电导率差，可以通过材料纳米化、二次造粒、碳包覆和掺杂等方法来提高LiFePO4电化学性能。

目前商业化的锂离子电池负极材料主要是石墨碳材料，理论比容量为372Ah/kg。其它一些非碳材料，如硅、锡等合金负极材料，虽然具有高的储锂容量，但由于其在脱嵌锂时结构不稳定、循环稳定性差、首周不可逆容量大等因素，距离商业化还有很长的道路。

总体来说，锂离子电池具有输出电压高、比能量高、比功率高、充放电效率高、循环寿命长、自放电小、环境友好等诸多优点，但是应用于大容量储电仍然面临电池的安全性和成本问题。有了各种安全性的电极材料、电池内外安全保护措施以及合理安全的电池结构设计，锂离子电池的安全性问题将大大改善。同时，随着材料制备技术的发展和电池制备工艺的改进，锂离子电池成本也有望进一步降低，这将促使锂离子电池逐步向大功率系统如电动汽车和大规模储能电池等领域扩展，可能成为储能领域的领先者。

3钠硫电池

钠硫电池是美国福特公司于1967年发明的，最初为电动汽车而设计，随后向储能领域发展。钠硫电池采用管式设计，中心以金属钠为负极，内管（β-Al2O3陶瓷管）为电解质隔膜，同时起到盛放金属钠的作用，外管为合成材料或不锈钢金属材料，用于盛放正极材料非金属硫。在一定的工作温度下（290℃以上），钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生可逆反应，形成能量的释放和储存。用化学反应方程式表示为：

钠硫电池额定电压为2V，在工作过程中没有任何副反应发生，具有极高的比能量(150~240Wh/kg)和比功率(150~230W/kg)，能量储存和转化效率高（90%），无自放电现象，循环寿命长(3000次)，对环境友好。目前我国设计的钠硫电池容量达到650Ah，功率120W，通过单体的组合及串联，可以达到兆瓦级，直接用于大型储能。我国还没有建成钠硫储能电站，中科院上海硅酸盐研究所和上海电力公司合作开发的大容量储能钠硫电池处于示范阶段。在日本，有多达30个钠硫电池储能电站用于电网调峰，总功率达到20MW。钠硫电池最大的问题是需要在290℃以上的温度工作，对电极材料的稳定性提出了更高的要求，尤其是陶瓷隔膜和硫电极的抗腐蚀性能有待进一步提高，同时钠硫电池的高成本也是制约其发展的重要因素。但是随着材料技术的发展以及材料成本和制作成本的优化，钠硫电池必将在储能领域占据重要的一席之地。

原标题：电化学储能技术的研究进展

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