第七章：钠基的化学反应

最近引起人们兴趣的另一类化学物质是钠基电池。钠电池通常被称为热电池，因为它们必须在非常高的温度下工作，以保持钠（盐）电解质处于熔融（液体）状态。最早的发展之一是由南非的一个研究小组进行的，名为“非洲沸石电池研究项目”（斑马）。这个小组的工作最终成为了目前市场上大多数钠电池的基础。斑马技术、通用电气（GE）、索尼克-菲阿姆（MES-DEA）等公司正在生产斑马型金属卤化钠电池（表4）。

钠化学物的一个有趣特点是，它们需要在非常高的温度下工作，通常在350°C-700°C之间。这意味着它们以熔融形式工作，这本身就带来了一些挑战。在典型的熔融钠电池中，阳极和阴极由固体陶瓷分离器分开。在这些电池中，电解质通常是由氯化铝、氯化镍或类似化学物质组成的熔融钠。正极由镍制成，负极是熔融的钠。陶瓷分离器将阳极和阴极分开，但只有当钠达到熔点时才会被激活，这个熔点可能低至150℃，但通常更接近350℃左右。这些化学物质非常有吸引力，因为所涉及的材料固有的低成本，以及斑马型钠镍金属卤化物电池固有的安全失效模式。如果分离器失效，NaS电池会更有活力。这种化学反应面临的挑战之一是，如果让它冷却到160°C以下，钠就会固化和加热回炉是一个耗时的过程，可能需要12个小时甚至更长时间。另一个挑战是，由于工作温度高，这种电池通常需要大量的保护，通常需要一个绝缘良好的模块和包装来保护操作员和用户免受高温的影响。

钠化学最大的好处之一是成本，因为阴极是基于钠、铝、镍和硫，这些都是非常常见的材料，它往往是一个非常具有成本效益的解决方案。钠化学的另一个好处是，与铅酸相比，它提供了更高的能量密度和更高的功率密度。随着能量和功率密度水平接近镍氢和磷酸锂离子化学的水平，钠开始成为一种有竞争力的解决方案。

这些化学物质的开发工作仍在继续，但到目前为止，应用仅限于几种汽车演示和一些固定式储能应用。在固定式储能领域，钠基热电池由于成本低和ESS与工人的相对隔离，正在取得一些非常好的进展。