钠硫电池英文解释翻译、钠硫电池的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 sodium-sulfur cell
分词翻译:
钠的英语翻译:
natrium; sodium
【医】 Na; natrium; natrum; sodii; sodio-; sodium
硫的英语翻译:
sulfur; sulphur
【化】 sulphur
【医】 S; sulf-; sulfo-; sulfur; sulph-; sulphur; thio-
电池的英语翻译:
battery; cell; pile
【化】 cell; electric cell; electric cells; element; galvanic element
【医】 battery; battery cells; electric battery
专业解析
钠硫电池(Sodium-Sulfur Battery,简称NaS电池)是一种高温熔盐二次电池(可充电电池),其工作原理基于钠(Na)和硫(S)之间的电化学反应进行能量存储与释放。
核心组成与工作原理:
- 电极材料:
- 负极 (Anode):液态金属钠 (Molten Sodium)。
- 正极 (Cathode):液态硫 (Molten Sulfur)。
- 电解质 (Electrolyte):固态β-氧化铝陶瓷 (Beta-Alumina Solid Electrolyte, BASE)。这种陶瓷材料在高温下具有优异的钠离子导电性,同时能有效隔离熔融的钠和硫,防止两者直接接触发生自放电。
- 工作温度:钠硫电池需要在300°C 至 350°C 的高温下运行,以保持电极材料(钠和硫)及反应产物(多硫化钠)处于熔融液态,确保离子传导和反应速率。
- 电化学反应:
- 放电过程:
- 负极:Na → Na⁺ + e⁻ (钠原子失去电子变成钠离子)
- 正极:xS + 2e⁻ → Sₓ²⁻ (硫分子获得电子形成多硫离子)
- 总反应:2Na + xS → Na₂Sₓ (其中 x 通常为 3-5)
- 充电过程:施加外部电压,驱动上述反应逆向进行,将多硫化钠分解回钠和硫。
关键特性:
- 高能量密度:理论能量密度高(约 760 Wh/kg),实际可达 150-240 Wh/kg,显著高于传统铅酸电池。
- 高功率密度:能够提供高功率充放电能力。
- 长循环寿命:在深度充放电条件下(80% DOD),循环寿命可达 2500-4500 次以上。
- 高库仑效率:接近 100%,意味着充放电过程中的能量损失很小。
- 材料丰富且成本低:主要原材料钠和硫在地壳中储量丰富、价格低廉。
- 无自放电:在高温运行状态下,几乎没有自放电现象。
主要应用领域:
- 大规模固定式储能 (Grid-Scale Energy Storage):是钠硫电池最主要的应用方向,用于:
- 电网调峰填谷:在用电低谷时充电,高峰时放电,平衡电网负荷。
- 可再生能源(风能、太阳能)并网:平抑其间歇性和波动性,提高电网接纳能力。
- 提高供电质量和可靠性:作为备用电源或提供无功支持。
- 其他潜在应用:大型工业备用电源、特种车辆(如部分轨道车辆)等。
面临的挑战与风险:
- 高温运行:需要持续加热维持工作温度,存在能量损耗(寄生损耗)和热管理挑战。启动需要预热时间。
- 安全风险:高温熔融的钠和硫具有强反应性。如果陶瓷电解质破裂导致正负极材料接触,可能引发剧烈放热反应甚至火灾。需要严格的热管理和安全设计。
- 系统复杂性:高温运行要求复杂的保温、加热和热管理系统,增加了系统的复杂性和成本。
- 成本:尽管材料成本低,但复杂的系统、高温材料和制造工艺导致整体成本仍然较高。
权威定义参考来源:
- 国际能源署 (International Energy Agency - IEA):在其关于储能技术的报告中,将钠硫电池定义为一种基于熔融钠阳极、熔融硫阴极和固态β-氧化铝电解质的高温电池技术,主要用于大规模固定储能应用。
- 美国能源部 (U.S. Department of Energy - DOE):其下属的能源效率和可再生能源办公室 (EERE) 以及阿贡国家实验室 (ANL) 在其电池手册和储能数据库中,详细描述了钠硫电池的化学原理、组成、性能特点及其在电网储能中的角色。
- NGK Insulators, Ltd.:作为全球领先的钠硫电池商业化制造商,NGK在其官方技术文档和产品说明书中提供了关于钠硫电池工作原理、规格和应用的权威技术定义。
网络扩展解释
钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、β"-氧化铝陶瓷为电解质的高温熔融盐二次电池,其核心特点与工作原理如下:
一、基本结构与原理
-
组成
- 负极:熔融金属钠(Na)
- 正极:液态硫(S)与多硫化钠熔盐,填充在导电多孔碳毡中
- 电解质:β"-氧化铝陶瓷管,兼具隔膜功能,仅允许钠离子通过
-
工作条件
需在300-350℃高温下运行,此时电解质具备良好离子导电性,钠与硫发生可逆反应:
$$
2text{Na} + xtext{S} leftrightarrow text{Na}_2text{S}_x quad (text{放电时电压1.78-2.076V})
$$
(来源:)
二、核心特性
-
高能量密度
- 理论比能量达760Wh/kg,实际应用超100Wh/kg,是铅酸电池的3-4倍。
-
高效与大功率
- 充放电效率超90%,支持200-300mA/cm²大电流放电,瞬时释放3倍固有能量。
-
长寿命与低成本
- 循环寿命达4500次以上,且原料钠、硫储量丰富,成本仅为锂电池的30-40%。
三、应用领域
主要用于大规模储能场景:
- 电网调峰:单模块可存储6小时电力,系统成本低于锂电池。
- 可再生能源整合:如风力发电的波动电能存储。
- 应急电源:响应速度快,适合关键设施备用电源。
四、局限性
- 高温风险:需持续加热维持工作温度,存在热失控隐患。
- 安全性:钠与硫直接接触会剧烈反应,依赖陶瓷管高密封性。
如需更详细技术参数或应用案例,可参考权威报告(如、)。
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