나트륨 유황 배터리 개발의 간략한 역사
그러나 오랜 연구에 따르면 나트륨황 배터리는 에너지 저장 배터리로서의 장점이 뚜렷하지만 전기자동차나 기타 이동기기의 전원으로는 그 장점을 보여주지 못하고, 초기 연구도 나트륨황 배터리의 안전성과 신뢰성 문제를 완전히 해결하지 못했기 때문에 차내 에너지에서의 나트륨 유황 배터리의 응용은 결국 포기됐다. 그러나 나트륨황전지는 전력과 에너지보다 높고, 원자재 비용이 낮고, 온도가 안정적이며, 자체 방전 등 두드러진 장점을 가지고 있어 시장에서 가장 유망한 에너지 저장 배터리가 되고 있다.
나트륨황 배터리의 구조도식나트륨황 배터리의 기본 단위는 단량체 배터리로, 에너지 저장에 사용되는 단량체 배터리의 최대 용량은 650Ah 에 달하며 전력은 120W W 보다 크며, 여러 단량체 배터리 팩은 하나의 모듈을 합성합니다. 모듈의 전력은 보통 수십 킬로와트이며, 에너지 저장에 직접 사용할 수 있습니다. 전력 출력의 구체적인 요구 사항에 따라 모듈은 서로 다른 전력 크기의 에너지 저장 스테이션을 중첩할 수 있습니다. 현재 상용나트륨황 배터리는 수명이 10 ~ 15 년 이상입니다.
대용량 관형 나트륨 황 배터리는 대규모 정적 에너지 저장에 기반을 두고 있다. 1983 부터 일본 NGK 와 도쿄전력사가 공동으로 이 배터리를 개발했으며, 첫 번째 나트륨황전지시범에너지발전소는 1992 부터 가동을 시작했다. 그 생산한 관형 나트륨황 배터리는 수명이 길어 방전 깊이 10% 에서 42,000 회, 90% 에서 4500 회 정도에 이른다.
현재, NGK 의 나트륨 유황 배터리는 이미 도시 전력망의 에너지 저장에 성공적으로 적용되었다. 전력이 500kW 이상인 나트륨황전지에너지발전소는 200 개가 넘고 일본 등에서 상업시범운행에 투입돼 발전소 에너지 효율이 80% 이상에 달했다.
일본에서 대규모로 응용하는 것 외에도 미국 캐나다 유럽 서아시아 등의 국가와 지역으로 확대되었다. 저장소는 상업, 공업, 전기, 급수, 학교, 병원 등 여러 부서를 포괄한다.
또한 나트륨 유황 배터리 저장소는 풍력 발전의 출력을 안정시키기 위해 재생 에너지의 에너지 저장에도 적용된다. 예를 들어 일본 팔각도에서는 400kW 의 나트륨황 배터리 저장 시스템이 500kW 의 풍력발전 시스템과 일치해 풍력출력의 완전한 안정성을 보장하고 전기망과의 안전한 연결을 가능하게 했다.
현재 풍력발전 최대 전력인 34MW 나트륨황 배터리 저장소가 풍력 발전소의 안정적인 출력을 위해 가동되고 있다. 나트륨황전지는 전기가격이 32 센트/킬로와트시에 이를 것으로 예상되며, 가장 경제적이고 유망한 에너지 저장 배터리 중 하나가 될 것으로 예상된다.
NGK 나트륨 유황 배터리는 다음과 같은 측면에 널리 사용되었습니다.
① 봉우리를 깎아 계곡을 메우다. 낮은 전력 사용 기간 동안 전력을 저장하고, 전력 사용량이 가장 많은 기간 동안 전력을 방출하여 수요를 충족시키다. 나트륨 유황 배터리 시범 프로젝트는 주로이 응용 프로그램을 중심으로 합니다.
② 재생 에너지 계통 연계. 나트륨황전지는 풍력과 태양열을 전기망에 연결하고, 고전력 발전 시 에너지를 저장하고, 고전력 전력 사용 시 에너지를 방출하고, 전력 품질을 높이는 데 쓰인다.
③ 독립 발전 시스템. 외진 지역과 섬에 사용되는 독립 발전 시스템으로, 일반적으로 새로운 에너지 발전과 결합되어 있습니다.
④ 산업 응용. 기업 사용자는 나트륨 유황 배터리를 사용하고, 밤에 충전하고, 낮에 방전하고, 전기를 절약하며, 중단 없이 전원을 공급하여 기업의 전력 품질을 안정시킬 수 있다. 나트륨 유황 배터리 모듈 다이어그램
⑤ 송배전 분야. 무효 전력 지원을 제공하고, 송전 차단을 완화하고, 송전 설비와 변전소 DC 전원의 확장을 늦추고, 배전망의 안정성을 높여 대형 전력망의 신뢰성과 안전성을 높이는 데 사용됩니다.
20 10 년, NGK 의 나트륨 유황 배터리 용량은 2009 년보다 50% 증가하여 150MW 에 달했다. 2009 년 NGK 는 프랑스와 아랍에미리트사와 각각 150MW 및 300MW 의 공급 계약을 체결했습니다. 2009 년에만 NGK 의 계약 주문은 600MW 에 달했다. 현재 NGK 의 에너지 저장 나트륨 황 배터리는 대규모 상업 응용에 들어가는 유일한 에너지 저장 신기술로 제품 공급이 수요를 따르지 못하고 있다.
중국과학원 상해실리콘산염연구소를 대표하는 우리나라 나트륨황전지연구를 통해 6kW 나트륨황전지전동차를 개발하는 데 성공했다. 2006 년 8 월 이후 상해실리콘산염연구소는 상해전력회사와 합작하여 저장용 나트륨황 배터리를 공동 개발하였다. 5438 년 6 월 +2007 년 10 월 단량체 용량이 650Ah 인 나트륨황전지를 성공적으로 개발해 2009 년 연간 생산량 2MW 의 파일럿 장치를 건설하여 650Ah 용량의 단량체 배터리를 지속적으로 제조할 수 있다. 이 파일럿 라인은 다양한 공정 및 테스트 장비 100 여 세트를 다루고 있으며, 그 중 거의 2/3 은 자체 개발을 위해 독자적인 지적 재산권을 보유하고 있으며 고유한 나트륨 유황 배터리 핵심 재료 및 배터리 평가 기술을 형성하고 있습니다.
현재 배터리의 비에너지는 150Wh/kg 에 달하고, 배터리 전 200 회 순환의 열화율은 0.003%/ 회로 외국의 선진 수준과 동등하며, 현재 단량체 배터리의 전체 수준은 NGK 에 가깝다. 20 1 1, 10 년, 상하이 전기그룹, 상하이 전력회사, 상하이 실리콘산염연구소가 나트륨 유황 배터리 산업화회사를 정식으로 설립하여 나트륨 유황 배터리 생산 라인을 구축했다. 20 15 년 전 나트륨황전지가 연간 50MW 에 이를 것으로 예상되며 세계에서 두 번째로 큰 나트륨황전지 생산업체가 될 것으로 예상된다.
나트륨황 배터리의 주요 기술적 난점은 고체 전해질-산화 알루미늄 세라믹관의 제비. 현재, 고품질의 도자기 파이프의 대량 자동화 생산은 큰 진전을 이루었지만 생산량은 여전히 제한되어 있고 비용은 여전히 높다.
단체 배터리 기술의 또 다른 중요한 어려움은 배터리 부품의 밀봉이다. 현재 국내외에서 플루토늄-또는 세라믹 열전도율에 적합한 유리-세라믹 재질을 밀봉재로 개발했으며, 이는 단량체 배터리 비용을 낮추는 새로운 방법이기도 하다. 황과 황화물의 강한 부식성으로 인해 저비용 부식 방지 전극 재료의 개발도 단일 배터리 기술의 연구 중점 중 하나이다. 현재 저가의 기저에 탄화물이나 세라믹 물질을 쌓는 것과 같이 집류 전극에 사용할 수 있는 부식성 퇴적층이 성공적으로 개발되었다.
또한 나트륨 유황 배터리 전극과 고체 세라믹 전해질 사이의 인터페이스 극화를 개선하는 것도 배터리 전기 화학적 성능과 안전 성능을 향상시키는 중요한 측면입니다.
현재 나트륨 유황 배터리의 높은 제조 비용, 장기적 신뢰성 및 대규모 세트 기술은 대규모 응용의 주요 병목입니다. 따라서 나트륨 유황 배터리의 주요 기술로는 양질의 도자기 튜브 기술, 배터리 부품 밀봉 기술, 방부 전극 재료 기술, 대형 기술 세트 등이 있습니다.
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