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【盤點】那些年我們應用的儲能技術

發布時間： 2015-07-27 09:14:46 來源：知乎專欄

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[摘要]儲能技術是通過裝置或物理介質將能量儲存起來以便以后需要時利用的技術。儲能技術按照儲存介質進行分類，可以分為機械類儲能、電氣類儲能、電化學類儲能、熱儲能和化學類儲能。

　　三電化學類儲能

　　電化學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，這些電池多數技術上比較成熟，近年來成為關注的重點，并且還獲得許多實際應用。

　　3.1 鉛酸電池

　　（1）基本原理

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

　　（陽極）（電解液）（陰極）

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

　　（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）

　　（硫酸鉛）（水）（硫酸鉛）

　　（2）優點

　　技術很成熟，結構簡單、價格低廉、維護方便；

　　循環壽命可達1000次左右；

　　效率可達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）應用

　　鉛酸電池常常用于電力系統的事故電源或備用電源，以往大多數獨立型光伏發電系統配備此類電池。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，正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構。充電時，Li+從正極脫嵌經過電解質嵌入負極，此時負極處于富鋰態，正極處于貧鋰態；放電時則相反，Li+從負極脫嵌，經過電解質嵌入正極，正極處于富鋰態，負極處于貧鋰態。

　　（2）優點

　　鋰離子電池的效率可達95%以上；

　　放電時間可達數小時；

　　循環次數可達5000次或更多，響應快速；

　　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致發熱、燃燒等安全問題，有一定的風險，所以需要通過過充電保護來解決。

　　（4）應用

　　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備上的應用，所以它目前幾乎已成為世界上應用最為廣泛的電池。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用和關注的主要原因。它的技術發展很快，近年來，大規模生產和多場合應用使其價格急速下降，因而在電力系統中的應用也越來越多。鋰離子電池技術仍然在不斷地開發中，目前的研究集中在進一步提高它的使用壽命和安全性，降低成本、以及新的正、負極材料的開發上。

　　3.3 鈉硫電池

　　（1）基本原理

　　鈉硫電池的陽極由液態的硫組成，陰極由液態的鈉組成，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。