大型儲(chǔ)能電池

在本文的開篇我們已經(jīng)提及到新能源如風(fēng)能，太陽能的發(fā)展需有大型儲(chǔ)能電池的支持。就目前來看，成熟的大型儲(chǔ)能電池的技術(shù)還在發(fā)展過程中。現(xiàn)有的充電電池如用作大型儲(chǔ)能都存在這樣那樣的問題，比如鉛酸電池有比能量，循環(huán)壽命和環(huán)保的問題；鎳氫電池有成本，比能量，循環(huán)壽命等問題，鋰電池也存在成本和產(chǎn)量問題。

如果現(xiàn)在就選擇一種充電電池用作大型儲(chǔ)能，鉛酸電池勉強(qiáng)算得上。其實(shí)鉛酸電池已經(jīng)歷了近150年的發(fā)展歷程了，現(xiàn)在廣泛的應(yīng)用在交通、通信、電力、特種各個(gè)領(lǐng)域。它是法國人普蘭特（G.plante）于1859年發(fā)明的，其電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液。荷電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。

這是我們常見的鉛酸電池

鉛酸電池自發(fā)明后，在化學(xué)電源中一直占有絕對優(yōu)勢。這是因?yàn)槠鋬r(jià)格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點(diǎn)。但鉛酸電池有兩個(gè)主要缺點(diǎn)：①充電末期水會(huì)分解為氫，氧氣體析出，需經(jīng)常加酸、加水，維護(hù)工作繁重；②氣體溢出時(shí)攜帶酸霧，腐蝕周圍設(shè)備，并污染環(huán)境，限制了電池的應(yīng)用。所以近二十年來，為了解決以上的兩個(gè)問題，世界各國競相開發(fā)密封鉛酸電池（即VRLA），希望實(shí)現(xiàn)電池的密封，獲得干凈的綠色能源。1996年以后VRLA電池基本取代傳統(tǒng)的富液開放式電池，得到了廣大用戶的認(rèn)可。但很遺憾，直至今日所謂VRLA電池并不能100％的保證密封。

隨著鎳鎘電池，鎳氫電池和鋰電池發(fā)展與大量應(yīng)用，以及民眾對環(huán)保的逐漸重視，鉛酸電池在各個(gè)領(lǐng)域有逐步被淘汰的趨勢。在大型儲(chǔ)能領(lǐng)域，很明顯錳酸鋰電池特別是鋰鐵電池潛力巨大。假以時(shí)日，解決了成本問題的錳酸鋰電池和鋰鐵電池必將獲得廣泛的應(yīng)用。

最后簡單介紹一下有潛力大型儲(chǔ)能技術(shù)。

1.釩電池。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(VanadiumRedoxBattery，縮寫為VRB)，它用不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正負(fù)極活性物質(zhì)，通過外接泵把溶液從儲(chǔ)液槽壓入電池堆體內(nèi)完成電化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)后溶液又回到儲(chǔ)液槽，活性物質(zhì)不斷循環(huán)流動(dòng)，由此完成充放電。目前釩電池存在的技術(shù)問題主要有兩個(gè)，第一，釩電池正極液中的五價(jià)釩在靜置或溫度高于45攝氏度的情況下易析出五氧化二釩沉淀。第二，石墨極板要被正極液刻蝕。如果操作不當(dāng)，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報(bào)廢。另外，釩電池目前成本過高。

2.磁懸浮飛輪儲(chǔ)能。飛輪技術(shù)就是機(jī)械能和電能的相互轉(zhuǎn)化來充放電。它是以高速旋轉(zhuǎn)的飛輪鐵芯作為機(jī)械能量儲(chǔ)存的介質(zhì)，利用電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和能量轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)來控制能量的輸入和輸出。為了減少運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的損耗，提高轉(zhuǎn)速和儲(chǔ)能裝置的效率，飛輪儲(chǔ)能裝置軸承的設(shè)計(jì)一般都使用非接觸式的磁懸浮軸承技術(shù)，而且將電機(jī)和飛輪都密封在一個(gè)真空容器內(nèi)減少風(fēng)阻。

3.超導(dǎo)儲(chǔ)能。它把能量儲(chǔ)存于超導(dǎo)線圈的磁場中，通過電磁相互轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的充電和放電。由于在超導(dǎo)狀態(tài)下線圈沒有電阻，因此超導(dǎo)儲(chǔ)能的能量損耗非常小。但是超導(dǎo)是在超低溫的條件下實(shí)現(xiàn)的，而持續(xù)維持超低溫的花費(fèi)巨大。所以這項(xiàng)技術(shù)要等到高溫超導(dǎo)材料的成熟才能廣泛應(yīng)用。