三 電化學(xué)類儲能

　　電化學(xué)類儲能主要包括各種二次電池，有鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等，這些電池多數(shù)技術(shù)上比較成熟，近年來成為關(guān)注的重點，并且還獲得許多實際應(yīng)用。

　　3.1 鉛酸電池

　　（1）基本原理

　　鉛酸電池是世界上應(yīng)用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內(nèi)的陽極（PbO2）及陰極（Pb）浸到電解液（稀硫酸）中，兩極間會產(chǎn)生2V的電勢，這就是鉛酸電池的原理。經(jīng)由充放電，則陰陽極及電解液即會發(fā)生如下的變化：

　　（陽極） （電解液） （陰極）

　　PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 （放電反應(yīng)）

　　（過氧化鉛） （硫酸） （海綿狀鉛）

　　（陽極） （電解液） （陰極）

　　PbSO4 + 2H2O + PbSO4---> PbO2+ 2H2SO4+ Pb （充電反應(yīng)）

　　（硫酸鉛） （水） （硫酸鉛）

　　（2）優(yōu)點

　　技術(shù)很成熟，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護(hù)方便；

　　循環(huán)壽命可達(dá)1000次左右；

　　效率可達(dá)80%至90%，性價比高。

　　（3）缺點

　　深度、快速、大功率放電時，可用容量下降；

　　能量密度較低，壽命較短。

　　（4）應(yīng)用

　　鉛酸電池常常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源，以往大多數(shù)獨立型光伏發(fā)電系統(tǒng)配備此類電池。目前有逐漸被其他電池（如鋰離子電池）替代的趨勢。

　　3.2 鋰離子電池

　　（1）基本原理

　　鋰離子電池實際上是一個鋰離子濃差電池，正負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構(gòu)。充電時，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，此時負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)；放電時則相反，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。

　　（2）優(yōu)點

　　鋰離子電池的效率可達(dá)95%以上；

　　放電時間可達(dá)數(shù)小時；

　　循環(huán)次數(shù)可達(dá)5000次或更多，響應(yīng)快速；

　　鋰離子電池是電池中比能量最高的實用型電池，有多種材料可用于它的正極和負(fù)極（鈷酸鋰鋰離子電池、錳酸鋰鋰離子電池、磷酸鐵鋰鋰離子電池、鈦酸鋰鋰離子電池等）。

　　（3）缺點

　　鋰離子電池的價格依然偏高；

　　有時會因過充電而導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒等安全問題，有一定的風(fēng)險，所以需要通過過充電保護(hù)來解決。

　　（4）應(yīng)用

　　由于鋰離子電池在電動汽車、計算機、手機等便攜式和移動設(shè)備上的應(yīng)用，所以它目前幾乎已成為世界上應(yīng)用最為廣泛的電池。鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高，這是它能得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注的主要原因。它的技術(shù)發(fā)展很快，近年來，大規(guī)模生產(chǎn)和多場合應(yīng)用使其價格急速下降，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。鋰離子電池技術(shù)仍然在不斷地開發(fā)中，目前的研究集中在進(jìn)一步提高它的使用壽命和安全性，降低成本、以及新的正、負(fù)極材料的開發(fā)上。

　　3.3 鈉硫電池

　　（1）基本原理

　　鈉硫電池的陽極由液態(tài)的硫組成，陰極由液態(tài)的鈉組成，中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管。電池的運行溫度需保持在300℃以上，以使電極處于熔融狀態(tài)。

　　（2）優(yōu)點

　　循環(huán)周期可達(dá)4500次；

　　放電時間可達(dá)6至7小時；

　　周期往返效率約為75%；

　　它的能量密度高，響應(yīng)時間快（毫秒級）。

　　（3）缺點

　　由于它使用了金屬鈉，是一種易燃物，又運行在高溫下，所以存在一定的風(fēng)險。

　　（4）應(yīng)用

　　日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的鈉硫電池的廠家。目前采用50kW的模塊，可由多個50kW的模塊組成MW級的大容量的電池組件。在日本、德國、法國、美國等地已建有約200多處此類儲能電站，主要用于負(fù)荷調(diào)平、移峰、改善電能質(zhì)量和可再生能源發(fā)電，電池價格仍然較高。