傳統(tǒng)化石能源的短缺以及溫室氣體的排放成為人類社會未來發(fā)展需要解決的最重要的問題之一。能源多樣化，尤其是風能、太陽能和海洋能等可再生能源的有效利用逐漸為人們所關(guān)注。然而，這些可再生能源發(fā)電受季節(jié)、氣象、時間和地域條件的影響具有明顯的不連續(xù)、不穩(wěn)定性。發(fā)電的出力波動較大，可調(diào)節(jié)性差，結(jié)果導致發(fā)電機組安裝后無法并網(wǎng)，有的即使接上了網(wǎng)，也因為當?shù)仉娋W(wǎng)無法消納而被迫停機。隨著可再生能源快速發(fā)展，電網(wǎng)接入能力將面臨巨大挑戰(zhàn)。推進可再生能源發(fā)電技術(shù)的普及應用，建立包括高效儲能技術(shù)在內(nèi)的智能電網(wǎng)，提高對可再生能源發(fā)電的兼容量和能源利用效率是解決我國能源安全、實現(xiàn)節(jié)能減排目標的重要途徑，是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重大需求。

鈉硫電池

鈉硫電池是一種最典型的鈉電池，1968年福特公司公開了鈉硫電池的發(fā)明專利。典型的設(shè)計為管式結(jié)構(gòu)，如圖1所示，電池由作為固體電解質(zhì)和隔膜的beta-氧化鋁陶瓷管、鈉負極、硫正極、集流體以及密封組件組成。管式鈉硫電池的工作溫度為300～350℃，典型的充放電反應為

電池在350℃下的工作電壓為1.78～2.076V。雖然目前大容量管式鈉硫電池已由日本NGK公司商業(yè)化，但由于鈉硫電池的制造成本較高，正、負極活性物質(zhì)的腐蝕性強，電池對固體電解質(zhì)、電池結(jié)構(gòu)和運行條件的要求苛刻，因此鈉硫電池仍然需要進一步開發(fā)與提升，降低成本，提高電池系統(tǒng)的安全性，這也促使人們對鈉硫電池技術(shù)加快研發(fā)，從根本上改善電池的安全性。同時，中溫平板式和常溫鈉硫電池已列為部分研發(fā)機構(gòu)的關(guān)注內(nèi)容之一。

鈉硫（ＮａＳ）電池是一種負極用鈉、正極用硫磺、電解質(zhì)用陶瓷氧化鋁類材料組成的充電電池。其具有儲能密度大、效率高、運行費用低、維護較容易、不污染環(huán)境、使用壽命長等優(yōu)點。ＮａＳ電池儲能系統(tǒng)自２００２年實現(xiàn)商業(yè)化運作以來，在負荷調(diào)控、功率穩(wěn)定、電能質(zhì)量、直流后備電源等方面已得到廣泛應用。

ＮａＳ電池結(jié)構(gòu)

典型的ＮａＳ電池結(jié)構(gòu)如圖１所示。一個ＮａＳ電池單體主要包括鈉（Ｎａ）負極、硫（Ｓ）正極、固體電解質(zhì)陶瓷隔膜、電池殼體等多個部件以及連接這些部件的各個界面組成。數(shù)個單體電池可以組成模塊，通過模塊的組合最終形成儲能電池堆或儲能站。在一定工作溫度下（約３００℃［１１］），鈉離子（Ｎａ＋）透過電解質(zhì)隔膜與Ｓ之間發(fā)生可逆反應，形成能量的釋放和儲存。

ＮａＳ電池的應用

ＮａＳ電池作為二次電池中最成熟、最具有潛力的一種儲能電池，其應用可以分為移動應用和固定應用兩類。

移動應用

大功率ＮａＳ電池主要應用于軍事和航天等領(lǐng)域，如潛艇、坦克、衛(wèi)星等。由于大功率ＮａＳ電池具有能量密度大、充電速度快、使用壽命長等特點，故其可在潛艇、軍艦等上取代現(xiàn)有的鋰離子電池和鉛酸電池，提高行駛里程、降低維護成本；減輕潛艇的自身載重，提高速度和機動性，同時節(jié)省出大量的空間，保證艇員的生活供給物品、武器及彈藥的儲存，提高潛艇的作戰(zhàn)能力。ＮａＳ電池特有的瞬間大電流特點更可以應用到導彈、火箭、大炮等的發(fā)射裝置上，它能使彈頭出膛速度達到３～５０ｋｍ／ｓ，實現(xiàn)超高速運行，且性能穩(wěn)定，可控性好；同樣該項技術(shù)也可用于航天等領(lǐng)域?？傊蠊β剩危幔与姵貫檐娪?、航天設(shè)備提供燃料能源，將提高軍用設(shè)備的作戰(zhàn)能力，提升航空設(shè)備的能量供給能力，對于國防實力的提高有著重要的意義。

大功率ＮａＳ電池也可用于交通工具，如電動車上，可提高一次性充電行駛里程，極大地減少各類交通工具上石油燃料的使用，同時還可大大降低汽車排放廢氣對人們生存環(huán)境的污染。