目前，電力負荷峰谷差不斷增大、社會對電網(wǎng)安全可靠性和電能質量要求越來越高、可再生能源利用程度的快速發(fā)展以及進行智能電網(wǎng)的建設等，都對大規(guī)模儲能技術提出了新的要求，儲能技術已成為實現(xiàn)這些應用目標的主要支撐技術。鈉硫電池是一種倍受關注的電化學儲能技術，其系統(tǒng)能量轉化效率高達80%以上，安全性高、成本較低。
2006年，中國科學院上海硅酸鹽研究所（下稱上海硅酸鹽研究所）開始與上海市電力公司合作，以儲能為目標開發(fā)大容量鈉硫電池，在關鍵材料、電池技術、儲能系統(tǒng)等方面開展了一系列研究工作。
我國鈉硫電池技術的發(fā)展簡況
我國對電動汽車應用的鈉硫電池研究與國際幾乎同步，1968年上海硅酸鹽研究所已經(jīng)開始了相關的研究，并在1977年4月成功組裝并示范運行了國內第一輛6kW功率的鈉硫電池電動車。20世紀末，我國的車用鈉硫電池研究也與國際同樣陷入困境，研究工作幾乎停止，國內也僅有上海硅酸鹽研究所仍保留了研究隊伍，并開展相關的工作，打下了較好的技術基礎。
2006年8月，上海市電力公司與上海硅酸鹽研究所合作，聯(lián)合投資開發(fā)儲能鈉硫電池。2007年1月制備成功650A.h的單體鈉硫電池，并在2009年3月建成了我國第一條產(chǎn)能達2MW的儲能鈉硫電池中試生產(chǎn)線，可以小批量化制備容量為650A.h的單體電池。中試生產(chǎn)線涉及各種工藝和檢測設備100余臺套，其中有近2/3為自主研發(fā)，擁有多項自主知識產(chǎn)權。
國外鈉硫電池技術發(fā)展簡況
對鈉硫電池早期的研究主要以電動汽車的應用為目標，但隨著一些新型二次電池的出現(xiàn)，因鈉硫電池在車用電源方面的應用優(yōu)勢不明顯而逐步被放棄。由于鈉硫電池高的比功率和比能量、低原材料成本和制造成本、溫度穩(wěn)定性以及無自放電等方面的突出優(yōu)勢，鈉硫電池在電力儲能方面的應用開始為人們所重視。
日本在1992年進行了第一個示范儲能電站，2002年實現(xiàn)了商業(yè)化，至今已有200座以上功率大于500kW、總容量逾300MW的儲能電站在運行中，分別用于電網(wǎng)峰谷差平衡、電能質量改善、應急電源、風力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出等，最大功率的電站達到34MW，用于風力發(fā)電站的穩(wěn)定輸出，運行中的儲能電站一半以上用于電力的平衡。儲能電站覆蓋了商業(yè)、工業(yè)、電力、水處理等各個行業(yè)。鈉硫電池儲能系統(tǒng)的效率可達到80%以上，壽命可達15a
安全壽命成本 鈉硫電池五大關鍵問題
問題一：安全問題
“安全問題更準確地說應該是運行可靠性的問題。”
質疑：鈉硫電池的運行溫度在300～350℃之間，如果陶瓷電介質一旦破損形成短路，高溫的液態(tài)鈉和硫就會直接接觸，發(fā)生劇烈的放熱反應，產(chǎn)生2000℃的高溫，相當危險。
溫兆銀：NGK公司從1992年示范運行至今，在日本已經(jīng)運行了100多座鈉硫電池儲能電站，18年期間只發(fā)生過一次起火事故，并在消防隊到達之前自行熄滅，被評定為輕微事故。
從鈉硫電池實現(xiàn)商用之后，日本媒體進行了大量的宣傳報道，希望改變公眾的觀念，接受鈉硫電池。
事實上，任何儲能系統(tǒng)都是能量聚集系統(tǒng)，都存在安全隱患。由于采用陶瓷做固體隔膜，沒有氣體存在，因此不會爆炸。跟某些其他電池比起來，鈉硫電池事故率很低。
鈉和硫一旦直接接觸，存在安全隱患，因此我們在結構設計上采取了很多安全措施，層層設防，保證即使陶瓷損害也不會簡單接觸、即使電池損壞也不會簡單外溢。
硅酸鹽所的鈉硫電池目前沒有發(fā)生過安全事故，正在進行長期運行的可靠性驗證。
問題二：壽命問題
“一旦使用實用化材料和部件，產(chǎn)品壽命能達到10年。”
質疑：壽命短影響其性價比，難以商用。
溫兆銀：鈉硫電池和其他電池不同，沒有任何副反應，活性物質可以被可逆的利用而不被損耗。由于金屬零部件在硫以及硫化物介質中高溫下長時間工作會有腐蝕，影響其壽命，所以鈉硫電池的金屬部件都采用了特殊的防腐蝕措施進行保護。
硅酸鹽所目前實驗的鈉硫電池的壽命期望值是8年，初期的退化衰減水平基本和日本相近。一旦到產(chǎn)業(yè)化階段，材料與電池的一致性得到解決，電池壽命可達到10年以上，目前日本產(chǎn)品的水平是15年左右。
問題三：溫度問題
“模塊具有很好的保溫功能，能維持一段時間的低功率運行。”
質疑：鈉硫電池在300℃才能啟動，存在保溫耗能的問題，啟動時間長在一定程度上限制了其應用。
曹佳弟：鈉硫電池在充電時吸收能量，需要額外的電能加熱，在放電的同時放熱，足以維持運行所需的溫度。
同時，硅酸鹽所研發(fā)的電池模塊具有很好的保溫功能，在沒有供電加熱的情況下也能長時間保溫。目前NGK公司的產(chǎn)品從運行溫度冷卻到室溫大約需要半個月時間，在斷電后的一個星期還能維持低功率運行。
問題四：廢電池處置問題
“日本已經(jīng)形成一套相當成熟的回收技術。”
質疑：損壞的電池難以處置，這也是鈉硫電池的軟肋之一。
劉宇：鈉硫電池跟其他電池不一樣，是可拆分電池，因此原理上說回收再利用率會較高——陶瓷部件和鈉、硫不相容，使用后可以完全分離，單獨再回收;鈉和硫部分的化合物可以可逆地分解形成鈉和硫;其他的金屬部件也可以回收再利用。
日本目前已形成一套相當成熟的回收技術和工序。而硅酸鹽所目前也已初步形成一套清潔的回收技術工藝，在一些保護介質里進行拆分，鈉、硫及金屬都可以被回收甚至再利用。
不過，我國的鈉硫電池如何真正高效回收再利用還需要再進行研究。
問題五：成本問題
“我們的價格不會比日本高?！?/p>
質疑：國產(chǎn)鈉硫電池成本能否降低達到商用水平？
溫兆銀：目前在各種大容量儲能電池中，除了性能低的鉛酸電池，鈉硫電池是最便宜的。根據(jù)日本的數(shù)據(jù)，鋰離子電池的價格是鈉硫電池的3倍。液流電池也比鈉硫電池貴，因此鈉硫電池的成本比較有優(yōu)勢。
而且由于鈉、硫和陶瓷的原材料自然界儲量豐富、成本較低，同時鈉和硫都沒有特殊用途，影響其價格波動的潛在因素比較少。
中國還沒做到大規(guī)模應用，因此價格難以確定。未來成本下降的空間主要取決于產(chǎn)業(yè)化規(guī)模和制造技術。
目前NGK產(chǎn)品的價格在2000~2500元/千瓦時。我們的價格不會比國外高。
我國實現(xiàn)鈉硫電池規(guī)?；瘧玫闹饕獑栴}是成本和電池穩(wěn)定性，通過產(chǎn)業(yè)化推進和深入的研發(fā)以及政府的政策鼓勵和支持，有望使鈉硫電池儲能技術在我國盡快進入實用階段。