钠离子电池——以后电网用不完的电真的能被储存起来

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电在我们的日常生活中可是一种非常重要的存在，小到手机电脑、日常灯光照明；大到交通运输的维续、网络信息的传递，这些没了它可都不行。在享受着电给生活带来的便利时，有人就产生了一个疑问，发电站在持续不断地发电，但我们的用电需求却有高有低。那在用电低谷时，会出现发电量大于用电量而导致电能浪费的情况吗？

发电企业所发的电量是经过电力调度中心计算后的电量，以此来避免发生电用不完的这种情况。算上电力运输的耗损，当发电机把电力送到电网后，电网通过不同电压线路送出的电量始终和我们所用的电量维持在一个动态的基本平衡之中。

其实在正常情况下，电网系统自身是具备自我调节的能力的，可以最大程度上平衡发电量和用电量。但如果出现了发电量远超用电量，无法通过自我调节来实现均衡的情况，就要借助储能系统将多余的电量储存起来。那电力能不能被存储呢？对发电厂来说这是行不通的。因为电力系统大多为交流电，储存到蓄电池中要转为直流电，输送出去时又要转为交流电，效率太低又会损失大量电荷，除此之外蓄电池的维护成本也实在是太高。

但是理论归理论，许多理论也会随着新的发明和创新而改变。2021年6月28日，中科院物理所与中科海钠在山西太原综改区联合推出了全球首套1MWh钠离子电池储能系统，并成功投入运行。

该系统以自主研发的钠离子电池为储能主体，结合市电、光伏和充电设施构成一个微网系统，能够实现自我控制、保护和管理；具有灵活的运行模式和调度管理性能，既能并入大电网运行，又能独立孤岛运行；联网模式下与大电网一起分担用户的供电需求，孤岛模式下保证用户尤其是重要用户的正常用电。此次钠离子电池储能系统的成功研制，标志着我国在钠离子电池技术及其产业化水平走在了世界前列，同时意味着钠离子电池即将步入商业化应用新阶段。钠离子电池作为一种新型二次电池（可充电电池），近些年的发展势头可以用“迅猛”一词来形容。

钠离子电池的工作原理

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和锂离子电池一样，钠离子电池的主要结构也包括正极、负极、电解质、隔膜、集流体等，只是电池内传导的不再是锂离子，而是钠离子。正负极被电解质浸润以保证离子导通，隔膜用以将正负极隔开防止内短路，集流体则起收集和传导电子的作用。

充电时，钠离子从正极脱出，经电解质嵌入负极，电子经外电路由正极向负极迁移，实现能量的存储。放电过程与充电过程相反，实现能量的输出。正常情况下，钠离子在正负极材料的嵌入脱出不会破坏材料的晶体结构，使得反应高度可逆，从而保证电池可以反复使用。

相比锂资源的稀缺与分布不均，钠资源可谓储量丰富且分布广泛。钠离子电池的制造成本更低、且无发展瓶颈。

在充放电速率上，高倍率充电就是我们现在常见的快充。钠离子电池显示出了比锂离子电池更优的倍率性能，即可以在短时间内充满电且容量保持率高。此外，相比锂离子电池，钠离子电池可以在低至约-30℃、高至约80℃的环境中正常工作。

从安全性角度来分析，为了避免枝晶带来的安全问题，钠离子电池不会选用金属钠单质作为负极材料（就像锂离子电池不用金属锂单质作为负极一样），而会选用碳类材料作为负极、钠的化合物（钠盐）作为正极。无论是碳类材料还是钠盐都是稳定的，在钠离子嵌入脱出时不会发生反应，同时能避免产生枝晶。在安全性测试（加热、过充、短路、跌落、针刺、海水浸泡等）中，钠离子电池能做到不起火爆炸，展现出良好的安全性能。

所以，基于低成本、高安全、长寿命等优势，钠离子电池可以与锂离子电池形成互补，并且可以逐渐取代铅酸电池，在大规模储能和交通工具上大展宏图。

参考来源：中科院物理所 全国能源信息平台 搜狐