點擊進入峰會直播專題：儲能國際峰會暨展覽會2018

　　4月2-4日，“儲能國際峰會暨展覽會2018（ESIE 2018）”在北京國家會議中心舉行。上海硅酸鹽研究所能源材料研究中心主任溫兆銀在主題論壇上做演講。以下是演講內容：

　　上海硅酸鹽研究所能源材料研究中心主任 溫兆銀：

    我今天的演講包括這么幾個方面的內容。首先特別想回顧去年在北京國際儲能大賽上，也有創新大賽top10的評選，其中我們實驗室研制成功的陶瓷電解質固態鋰電池，用陶瓷作為制密陶瓷作為隔膜，有效的解決了鋰硫電池穿梭效益?？梢灾苽浯蟪叽绲墓虘B電池，可以實現可靠運行，進入創新典范top10，回顧這個，一方面感覺儲能大賽的重要性，而且今年我看了，昨天在評選儲能大賽的top10，大家報名非常踴躍，而且大家的技術也是在不斷的進展，大家非常重視，在國際上都有影響力的評選。

    在這里我們可以看到陶瓷電解質在我們電池中間起到的關鍵的作用，解決了鋰硫電池中間在液體電解質里面不能克服的穿梭效應，這是我想回顧這個事情的目的。鈉電池中間有兩種電池就用了陶瓷電解質，而且是在儲能領域里面發展的特別快，而且有了非常有影響力的應用的兩個電池，一個鈉硫電池，和鈉氯化物電池，這張表我們列出了幾種鈉電池的技術，對他們進行了主要性能的比較，鈉硫電池和鈉氯化物電池他們用了陶瓷電解質作為隔膜，他們比能量都比較高，甚至可以高到150到200瓦時每公斤。這樣兩個電池，雖然目前已經進入了規?；瘧?，比如說鈉硫電池，剛才也看到NGK市場總監也在場，應該說鈉硫電池，我把它比喻成就像現在在游泳比賽一樣，在全世界那么多運動員都在齊頭并進的時候，確實有那么一個鈉硫電池確實非常領先。而且在其他眾多的運動員面前了表現了非常強有力的競爭力，鈉氯化物電池和鈉硫電池相比有優秀的地方，突出的地方是它的安全性特別高，隨著鋰離子電池不斷走向應用，資源的問題越來越突出，關于鈉離子的研究，跟鋰離子電池在平行的開展，而且可以說是方興未艾。

    另外包括鈉空氣等等，這樣一些新型的電池，總體來說現在大家都在開發過程中間，離真正的規?；膬δ軕眠€有距離。這是鈉硫電池和鈉氯化物電池結構的特征，正因為這兩個電池都已經取得了比較成功的應用，所以我想把這個結構簡單介紹以下。這兩個電池的共同點就是陶瓷電解質作為隔膜。在這個中間，他們共同點采用的管形的設計把它作成陶瓷管，把我們的活性物質裝到電池的管內管外，這樣經過各種組合以后，就形成了我們的單體電池，正是因為跟剛才的鋰硫電池，我們用了鋰離子的隔膜，因為有了鈉離子的隔膜，讓我們的電池中間不存在任何其他的可能的副反應。這兩個電池不同的地方一個是鈉和硫，生成硫化鈉的反應，還有鈉和氯化鎳，生成氯化鈉和鎳的反應。這是簡單的反應過程。首先在正常工作的區域，它會有一個比較平穩的工作區間，這個電池還有這樣一個反應，非常安全，還有一個特點過充和過放的時候分別出現另外一個平臺，這兩個平臺有一定的可逆性，而且非常的安全，這樣一個電池有耐過充耐過放的特點，整個這個電池是非常安全的體系，包括它的運行過程也都非常安全。

    所以，以美國GE公司他們研發的電池，在很多方面都獲得了應用。特別是他們研制了這個電池，在英國勞斯萊斯制造的載人潛艇人得到了應用，這是動力電池的技術，正是因為它有高度的安全性，用到了載人的水下航行器。目前包括GE公司他們發展的基礎已經有了50兆瓦儲能應用的業績。

    在美國也有一個預測，在未來的十年中間，鋰離子電池，液硫電池，還包括鈉氯化物電池，未來儲能電池中間認為是前三位的儲能技術。2017年1月18號美國GE公司和我們國家電池產能最大的超威公司合作，在中國實現鈉氯化物電池產業化。應該是一個非常有影響力的系統。

    剛才包括鈉電池，鈉硫電池也好，鈉氯化物電池也好，他們的核心材料，陶瓷，整個的制作過程非常的復雜。這樣一個過程他們包括了成型的技術，到陶瓷的技術，正因為這樣一個核心材料是氯酸鈉的體系，給這樣一個材料的制造帶來了非常大的困難，需要很多特殊的技術跟它匹配。最后我們還有很多電池部件需要進行組合，我們獲得這樣一個電池體系，這個是我們設計的電池的結構，我們目前采用圓形的結構設計，這是50安時的電池設計，包括GE公司他們采用方形結構設計，他們的目的也是為了增大反應的比表面，我們采用圓形的設計，為我們的大容量，高比表面電池體系奠定了基礎。所以我們目前設計的電池的容量在50到200安時，這個也是方形電池比較難以實現的。

    管形設計跟燃料電池類似的還有平板設計的結構，在座的楊教授他們原來對這個教授進行了很多的研究工作。

    鈉電池在市場的表現非常好，鈉硫電池。我們鈉氯化物電池也開始走向應用，一方面因為鈉資源在電池中間的應用，使成本得到很大的降低。我們來看看我們中國和國外相比，我們在鈉電池這塊遠遠落后，這是最大的差別。我們在這幾年的工作中間對鈉氯化物電池進行了技術突破，概括為這幾個方面，一個大容量化低成本，儲能電池跟動力電池不一樣，我們需要單體電池，而且大容量，低成本，所以我們研制了一套低成本組合技術，這個應該說對我們的電池制造的成本的大幅度下降起到了非常核心的作用。再一個高穩定性，自修復技術，這個電極跟鈉硫電池不一樣的時候，運行過程中間有不穩定的界面，同時有顆粒的變化，所以需要進行修復。低阻抗電極技術，目前這樣一個技術專門在建立示范產業縣。

    鈉硫電池正極的穩定性和它在運行過程中間內部的物質的長大直接相關，正因為有這樣一些固體物質的長大，使這個反應動力學過程在不斷的緩慢。而且顆粒長大的過程使離子擴散收到影響，反應也同時被這個阻止，所以我們對這樣一個電極進行設計。這是我們通過電池在線形成硫化鎳的過程，在鎳顆粒的表面，我們通過在線生成硫化鎳，同時利用硫和鎳在線的生成，來彌補在運行過程中間可能形成的保護膜的破裂，通過這樣一個改善。我們來看看在納米層的修飾，我們使穩定性得到了非常大的提高，沒有修飾的時候，我們通過控制電池的條件，非?？斓乃p。通過修飾可以使它的穩定性得到大幅度的提高。

    這是電極的技術。另外鎳在電池中間起到傳導網絡的作用，所以，用什么樣的鎳在電池中間非常重要，現在商業化的鎳，都以有一定的連續性的顆粒的鎳為原材料，我們通過借助于磁場作用形成的這種絲狀的，使得三維的過程中間形成的碳包覆，使穩定性得到了非常大的提高，因為這這樣一個體系，我們看看電池內阻的穩定性，如果沒有這種設計，它的阻抗會快速的增長。

    利用這樣一個形成的體系，我們看看電池性能得到了大幅度的穩定的提高，這是我們改善以后的電池性能。如果采用普通的鎳，它的穩定性會是這樣子的。這樣一個設計，我們目前直接應用在電池中間。

    另外一個界面，它是一個固體電解質的體系，同時它在我們反應過程中間有少量的固體物質在電極中間。所以它會有一個高的阻抗，甚至有不均勻的界面，所以我們要對這樣一個界面進行改善。我們設計的很多的技術路線，其中一種技術路線就是用我們均勻的導電涂層，使我們表面，甚至內部的不均勻化在表面得到改善。我們有代表性的工作就是多孔鎳的修飾，如果沒有這樣一個修飾金屬鈉幾乎不能在陶瓷表面，經過多孔的修飾以后我們的潤飾性得到了改變，有了改變，使電池電流特性得到極大的改善提高。這個是電池工作特性的情況，因為這樣一個改善，我們消除了它的非對稱極化，同時使密度得到有效的提高。

    我們也和國外一些電池性能進行比較，通過穩定性的比較，我們部分指標甚至超過國外產品的性能。

    50AH的技術已經成立上海奧能瑞拉新能源股份有限公司。我們預計在今年年底我們會有正式的電池產品會形成。我們也期望這個技術能夠早日得到應用或者示范應用。我給大家簡單介紹了鈉氯化物的情況。鈉系電池從根本上解決鋰電池資源問題，鈉氯化物電池是一種安全性極高的電池體系，可滿足特殊動力應用的需求，通過電池和界面技術，為電池的改善起到了實質性的作用，我們現在正在向示范產業推進，我的報告給大家簡單介紹到這兒。感謝大家！