所处阶段： 中试 

　　成果来源：固体物理研究所 

　　必要性及需求分析 

　　能源和环境是人类跨入二十一世纪所面临的两个严峻的问题。发展节能、储能技术以及开发新型零排放的动力蓄电池替代传统燃油发动机，已经受到全球各国政府的广泛关注。采用Na-β-Al2O3陶瓷作为隔膜部件的高能量高放电电流密度电池（Na/S电池），同时具有高功率密度、长循环寿命、无自放电现象、100％的库仑效率以及其本身活性物质无毒无害等突出优点，是先进的高效和绿色环保能源, 作为能量存储用于削峰填谷以及纯电动/混合动力汽车电源，有难以匹敌的优势和广阔的应用前景。 

　　钠硫电池运行在高温(270至350℃), 负极活性物质为熔融金属Na, 正极活性物质为熔融的单质S, 正负电极间采用固体电解质β-Al2O3，理论比能量为760Wh/kg, 电源电动势为2.076V。作为电池的隔膜，至今研究表明β-Al2O3陶瓷难以被其他材料代替。由于Na/S电池能否研发成功以及其性能好坏，完全决定于钠离子导体β-Al2O3固体电解质的获得及其性能优劣，因此高性能的β-Al2O3固体电解质的获得是制造该类电池的技术前提。实际上，高性能β-Al2O3固体电解质管的制备技术是制造该类高温电池的技术瓶颈。从电池结构的特点可以看出，高活性钠和高腐蚀性S及多硫化钠（放电产物）储存和密封也是必须解决的关键技术问题，否则它们会直接影响电池的寿命及安全性。 

　　中科院固体物理研究所成功突破了制备β-Al2O3陶瓷技术，掌握了动态烧结技术和批量化静态烧结技术，达到国际先进水平。成功地进行了陶瓷玻璃封接、金属与陶瓷连接。目前正在组装商业化（工业化）电池，实现客户需求的电池组。 

　　二、目标及主要任务 

　　（1）目标 

　　突破高钠离子电导率、高力学强度、大尺度β-Al2O3陶瓷管制备技术，同时突破Na/S电池密封技术和抗活性物质腐蚀技术，研发出高可靠性大容量的Na/S单体电池，实现电池组演示。 

　　（2）主要任务 

　　β-Al2O3陶瓷管制备中性能控制的稳定性与量产的关键技术研究和相关设备的研发。 

　　金属-陶瓷间的密封技术路线的优化以及相关设备的研发。 

　　钠硫电池正极罐内壁防腐蚀镀层性能的优化以及正极室内阻的减小。 

　　单体电池整体结构优化及对应组装过程的优化及相关装置的研制。 

　　单体电池性能测试和性能评估。 

　　电池组恒温箱的设计及电池组安装与温度、电压等的自动控制。 

　　三、现有工作基础 

　　突破了制备Na-β-Al2O3陶瓷技术，掌握了动态烧结技术和批量化静态烧结技术，达到国际先进水平。成功地进行了陶瓷玻璃封接、金属与陶瓷连接、金属防腐处理。目前正在组装商业化（工业化）电池，对其性能进行评估。 

　　四、预期经济和社会效益 

　　钠硫电池高的比能量密度（单位质量）、高能量密度(单位体积)、长循环寿命以及维护简单等优点，作为EV电源可以实现真正的零排放，如果用于轿车和公共交通，必将大大缓解我国城市日益严重的环境污染问题。有关发展我国的储能技术的意义在此也不必赘述。大家知道，我国城市，特别是大、中型城市，在盛夏和严冬季节，经常要拉闸限电，这不仅妨碍工业生产也严重影响城市居民生活。如果采用Na/S电池组储能系统就可以将夜间的多余电能储存起来，在用电高峰释放，获得”削峰填谷”效果，从而达到改善电力分布、提高电力供应质量和缓解电力供应紧张局面的目的。另外在我国的西北和南方沿海地区，风能和太阳能资源非常丰富，但这类可再生能源受天气和季节的影响非常大，遇到阴雨天和无风天气，则会造成电力供应紧张甚至中断，给广大使用该类可再生能源的用户(在西北大多是偏远贫困地区)造成生成和生活的严重影响。正由于这种电力供应的不稳定性，据报道目前我国70%以上的风力电站所发的电不能(允许)入网，给国家和相关众多企业造成巨大损失。显然，钠硫电池组储能系统如果与风力和太阳能发电站连接，将会从根本上解决该类可再生能源供应中的电力涨落问题，从而发挥巨大的经济和社会效益。 

　　五、实施方式（模式） 

　　拟研制10KWh演示电池组，对其进行全面评估，为产业化实施准备基础，最终实现钠硫电池及其电池组的转移转化与产业化。