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电池知识

质疑:国产钠硫电池成本能否降低达到商用水平?

来源:宝鄂实业    2019-04-21 23:00    点击量:

目前,针对钠硫电池存在一些质疑的声音,认为钠硫电池短期内难以真正实现商用。为此,《科学时报》记者就这些问题采访钠硫电池的研发人——中科院上海硅酸盐所研究员温兆银、刘宇,高级工程师曹佳弟等人。

问题一:安全问题

“安全问题更准确地说应该是运行可靠性的问题。”

质疑:钠硫电池的运行温度在300~350℃之间,如果陶瓷电介质一旦破损形成短路,高温的液态钠和硫就会直接接触,发生剧烈的放热反应,产生2000℃的高温,相当危险。

温兆银:NGK公司从1992年示范运行至今,在日本已经运行了100多座钠硫电池储能电站,18年期间只发生过一次起火事故,并在消防队到达之前自行熄灭,被评定为轻微事故。

从钠硫电池实现商用之后,日本媒体进行了大量的宣传报道,希望改变公众的观念,接受钠硫电池。

事实上,任何储能系统都是能量聚集系统,都存在安全隐患。由于采用陶瓷做固体隔膜,没有气体存在,因此不会爆炸。跟某些其他电池比起来,钠硫电池事故率很低。

钠和硫一旦直接接触,存在安全隐患,因此我们在结构设计上采取了很多安全措施,层层设防,保证即使陶瓷损害也不会简单接触、即使电池损坏也不会简单外溢。

硅酸盐所的钠硫电池目前没有发生过安全事故,正在进行长期运行的可靠性验证。

问题二:寿命问题

“一旦使用实用化材料和部件,产品寿命能达到10年。”

质疑:寿命短影响其性价比,难以商用。

温兆银:钠硫电池和其他电池不同,没有任何副反应,活性物质可以被可逆的利用而不被损耗。由于金属零部件在硫以及硫化物介质中高温下长时间工作会有腐蚀,影响其寿命,所以钠硫电池的金属部件都采用了特殊的防腐蚀措施进行保护。

硅酸盐所目前实验的钠硫电池的寿命期望值是8年,初期的退化衰减水平基本和日本相近。一旦到产业化阶段,材料与电池的一致性得到解决,电池寿命可达到10年以上,目前日本产品的水平是15年左右。

问题三:温度问题

“模块具有很好的保温功能,能维持一段时间的低功率运行。”

质疑:钠硫电池在300℃才能启动,存在保温耗能的问题,启动时间长在一定程度上限制了其应用。

曹佳弟:钠硫电池在充电时吸收能量,需要额外的电能加热,在放电的同时放热,足以维持运行所需的温度。

同时,硅酸盐所研发的电池模块具有很好的保温功能,在没有供电加热的情况下也能长时间保温。目前NGK公司的产品从运行温度冷却到室温大约需要半个月时间,在断电后的一个星期还能维持低功率运行。

问题四:废电池处置问题

“日本已经形成一套相当成熟的回收技术。”

质疑:损坏的电池难以处置,这也是钠硫电池的软肋之一。

刘宇:钠硫电池跟其他电池不一样,是可拆分电池,因此原理上说回收再利用率会较高——陶瓷部件和钠、硫不相容,使用后可以完全分离,单独再回收;钠和硫部分的化合物可以可逆地分解形成钠和硫;其他的金属部件也可以回收再利用。

日本目前已形成一套相当成熟的回收技术和工序。而硅酸盐所目前也已初步形成一套清洁的回收技术工艺,在一些保护介质里进行拆分,钠、硫及金属都可以被回收甚至再利用。

不过,我国的钠硫电池如何真正高效回收再利用还需要再进行研究。

问题五:成本问题

“我们的价格不会比日本高。”

质疑:国产钠硫电池成本能否降低达到商用水平?

温兆银:目前在各种大容量储能电池中,除了性能低的铅酸电池,钠硫电池是最便宜的。根据日本的数据,锂离子电池的价格是钠硫电池的3倍。液流电池也比钠硫电池贵,因此钠硫电池的成本比较有优势。

而且由于钠、硫和陶瓷的原材料自然界储量丰富、成本较低,同时钠和硫都没有特殊用途,影响其价格波动的潜在因素比较少。

中国还没做到大规模应用,因此价格难以确定。未来成本下降的空间主要取决于产业化规模和制造技术。

目前NGK产品的价格在2000~2500元/千瓦时。我们的价格不会比国外高。

在上期如何购买笔记本一:细节决定成败中,笔者为大家介绍了再购买笔记本是应该注意的笔记本的外壳、散热、键盘和接口布局方面的知识。今天编辑想跟大家聊聊的是笔记本电池的正确使用方法。如果你刚入手一台笔记本,或者是笔记本续航时间明显下降,不妨来了解一下,让你的笔记本电池发挥到最大的性能。

笔记本的电池,是笔记本优越于台式电脑的一种表现。能够在不插电的情况下,为用户提供一定时间的续航。当然,电池的续航能力有大有小,但如何才能发挥笔记本最大的续航能力呢?

电池构造

目前,市面上最多的是锂离子电池。笔记本电池内部由电芯、保护板和保护壳组成,电芯负责蓄电工作,保护板负责安全工作。

笔记本的待机时间长短,是有电芯数的多少来决定。目前,市面上最多的为6芯电池、8芯电池。现在市场上出现的普及率最高的是锂离子电池(Li-ion)。首先,我们来了解一下笔记本电池的内部构造。

笔记本电池拆开之后,我们会发现笔记本电池电芯与普通的干电池并没有太大的区别,是几组电池的串并联电路。一般来说,受到单节电池容量和笔记本电池要求电压的约束,笔记本电池一般采用先串联后并联的办法来保证其工作电压和电池容量。简单来说,就是由3节电池串联,达到笔记本标称的电压。之后在并联一组同样的3节电池,不增加电压,而是提升容量。

工作原理

接下来,我们来见到了解一下笔记本电池的工作原理。我们先来说一下电压。要知道的是,电源给本本供电与电池给本本供电是不同的。电池供电,电池的输出是纯直流,电池的电压既不可能也不需要设计得很高,锂电池的化学特性决定了一节电芯的输出电压只能在3.6V左右。电源供电,首先需要对加入电压进行进一步的稳压滤波,以保证在电源性能不很好的情况下稳定工作,稳压后的电压分城两个部分,一路给本本工作供电,另一路给电池充电。

笔记本容量大小主要依据电池所标出mAh来判断。当然电池的芯数越多,笔记本电池的容量就越大,续航时间就越长。但也不能一概而论,如果笔记本的耗电量很大,高配置的硬件正在高速运转,续航时间自然下降。

另外,需要提醒大家的是,笔记本电池一定要正常使用,最好不好自行拆装、更换。并且在正常工作温度内使用,以损坏电池和给电池造成不良影响。

笔记本电池使用时间长了之后,电池损耗是不可避免的,而且损耗的比例会很高,高达30-40%以上。

保养技巧

很多朋友都听说,刚买回来笔记本要通过充放电来激活电池。其实,这是没有必要的。现在的笔记本都有充放电的管理电路,只要电池充满就不会在充电了。

很多人习惯把电池的用尽再插电源,其实没必要。随时保证电池在机器上是最好的方案,既可以防尘又能防止突然断电。但是笔记本电池使用一个月后,最好是全充放一次。因为锂电池中一般都有管理芯片和充电控制芯片,其中管理芯片中有一系列的寄存器,存有容量、温度、 充电状态、放电次数等数值。通过全充放一次,来修正这些些寄存器里不当的数值,让电池的充电控制和标称容量吻合电池的实际情况。

相信一些消费者听说笔记本电池有记忆效应。这个是的确存在的,但是这种记忆效应只在镍镉电池中有体现,锂电池此现象并不是很明显。

最后,编辑想跟大家说的是,不管我们如果的保护笔记本电池,但它终归会走向生命的尽头。所以,在我们平时的使用中,尽自己最大的努力去正常使用即可。毕竟电脑拿来用的,如果过分的呵护就只会为自己的使用过程中增加负担

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