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multipower钠硫电池有哪些特点?

2022-11-10 22:35:15      点击:

 

multipower钠硫电池有哪些特点?

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钠硫电池有哪些特点?

(1)multipower钠硫电池的充放电特性钠硫电池
的外壳通常采用不锈钢、铝材或特殊防腐镀铬低碳钢等材料制成。负极活性物质为熔点98℃的熔融Na;正极活性物质为熔点119℃的熔融硫磺(S)。硫具有高电阻,必须在熔融硫中加入惰性导电材料以提高其导电性。同时,硫电极中可加入少量的硒、硼或四氰基乙烯C 6 N 4,以提高硫的利用率。最好加入0.8%摩尔的C 6 N4 . 电解质采用β-氧化铝,是一种离子导电的固体电解质,化学式为Na 2 O·11Al 2 O 3目前,性能较好的β”-氧化铝已投入使用。β-氧化铝不同于普通的固体电解质。熔点1950~2 000℃。它具有相当大的离子电导率。它是一种中温颗粒固体电解质,这是其他固体电解质所不具备的特点。在电解质陶瓷中添加 MgO 可以显着提高电池性能。

在不同的工作条件下,钠硫电池可以表示为一次电池
Na| βAl 2 O 3 |Na 2 S y , S, C—— (1)
Na| βAl 2 O 3 | Na 2 S x , C ——(2)

multipower电池 (1) 的硫成分位于 Na-S 系统的两个液相区域。在给定温度下,两相的钠硫比是一个恒定值,不随钠硫比变化。两个液相区实测值富钠液相组成及稳定开路电压值见表1。

温度/℃ 平衡富钠液体成分 稳定开路电压/V
280 2 S 5.17 2.079
300 2 S 5.18 2.077
330 2 S 5.20 2.075
360 2 S 5.23 2.073
390 2 S 5.24 2.071
表1 两个液相区的富钠液相组成和稳定的开路电压

电池(2)的硫电极熔体为单相,开路电压随着钠硫比的增加和温度的升高而降低,如图1所示。钠硫电池的工作温度为一般选择在300~400℃之间。一般情况下,电池的内阻主要来自电解液的欧姆极化和硫极化,但如果熔融钠未能很好地润湿固体电解质表面时,就会出现较大的钠电极电阻。

钠硫电池有哪些特点?
图1 不同钠硫比的开路电压

图 2 列出了典型充电和放电电流-电压曲线的示例。恒流放电初期,钠成分开始进入硫电极后,熔体电导增加,电池内阻明显下降,放电电压上升阶段,其次是放电平坦阶段。当继续放电时,放电电压趋于下降,引起电压下降。影响因素包括钠硫比对单相区的影响、开路电压的降低和硫极化的影响。此外,放电电流密度和温度也会改变曲线的形状。

钠硫电池有哪些特点?
图2 典型钠硫电池的充放电曲线

充电时的电压曲线是放电的逆过程。在充电的很长一段时间内,电压逐渐缓慢上升。这个上升过程与电池开路电压的上升、六级极化电压的上升和电导的下降有关。充电结束时,硫电极区域的载流钠离子浓度大大降低,限制电流变小。当一个电极表面出现绝缘的钠硫层时,内阻大大增加,导致充电电压急剧上升,可以认为是充电终止点。已经到达。此时,部分不能再充电的钠离子往往会滞留在硫电极中。

(2)multipower钠硫电池的特点
钠硫电池有许多其他电池无法比拟的优点:
1)高比容量和比功率:钠硫电池的理论比容量(即单位有效电能)电池的质量或单位体积)为760Wh/kg,在实际制造技术水平下已达到300Wh/kg以上。是铅酸电池的3~4倍,比功率可达230W/kg,远高于钒电池,但低于锂离子和镍氢电池。
2)大电流大功率放电:放电电流密度一般为200~300mA/cm²,瞬间可释放出其固有能量的3倍。
3)充放电效率高:由于采用固体电解质,没有通常使用液体电解质二次电池的自放电和副反应,充放电电流效率达到90%。
4)容量大、结构紧凑:单体电池串并联,成为不同容量的模块,空间和重量是铅酸电池的1/4~1/3。
5)寿命长:4500次循环,使用寿命长达15年。
6)环保:全密封、无污染释放、无振动、无噪音。

同时,multipower钠硫电池也存在以下缺点:
1)安全问题:钠硫电池只有在温度达到320℃左右时才能工作,即钠和硫都处于高温状态。液态。而如果陶瓷介质损坏形成短路,高温液态钠和硫会直接接触,发生剧烈放热反应。这种反应虽然不会产生气体爆炸,但会产生高达2000℃的高温,相当危险。过度充电时也很危险。
2)保温和能耗:高温运行的另一个问题是保温和能耗问题。钠硫电池只能在300℃下启动,电池工作时需要一定的加热和绝缘,所以需要额外的加热设备来保持温度。