（一）技術原理

鈉硫電池的正極為液態（熔融）的硫，負極為（熔融）的鈉，兩者通過固態氧化鋁陶瓷分離開，電解質只允許正鈉離子通過和硫結合形成多硫化物：

放電時，帶正電的鈉離子()通過電解質，而電子通過外部電路流動出現大約2V的電壓。充電時，整個過程逆轉，多硫化鈉釋放正鈉離子反向通過電解質重新結合為鈉。整個電池正常工作要保持溫度在300℃-350℃。

典型的鈉硫電池的循環壽命周期是約為2500次充放電循環。該電池典型的能量功率密度分別為150-240kWh/m3和150W/kg-230W/kg，并且單元效率很高（75%-90%），擁有的脈沖功率可達持續工作的六倍（脈沖時間可達30秒）。這種特性使鈉硫電池可同時用于提高電力質量和調峰，具有很好的經濟性。如上前述，硫化鈉電池要在高溫下工作（300℃-350℃），因此它的重要缺點是要熱源，使用電池自身存儲的熱量來維持系統溫度，從而降低了電池的部分性能。而另一個重要問題是初期成本較高（2000美元/KW和350美元/KWh），但是隨著產量的擴大，預期成本將會降低。

（二）關鍵技術

目前，鈉硫電池較高的制造成本、運行長期可靠性、規模化成套技術仍然是其大規模應用的重要瓶頸問題。因此，鈉硫電池重要關鍵技術包括高質量陶瓷管技術、電池組件的密封技術、抗腐蝕電極材料技術和規模化成套技術等。

鈉硫電池單電池的技術難點在于固體電解質β-氧化鋁陶瓷管的制備，目前國際上已在高質量陶瓷管的批量化自動化生產方面有很大進展，但其產量和成本仍需進一步優化。單電池技術另一個重要瓶頸在于電池組件的密封，目前國際上已開始研發與β-或α-陶瓷熱系數相適應的玻璃陶瓷材料作為密封材料，這也是降低單電池成本的一個新途徑。由于硫和硫化物均具有強腐蝕性，低成本的抗腐蝕電極材料研發也是單電池技術的研究焦點之一，目前已成功開發一些可用于電極材料的抗腐蝕沉積層如在廉價襯底上沉積碳化物。

在鈉硫電池儲能規模化系統方面，其重要研究焦點集中于系統的連接結構、電池單元可靠性、溫度管理及系統安全性，以上問題相互關聯，共同影響著鈉硫電池儲能系統規模化應用的性能。

（三）應用現狀

鈉硫電池由美國福特公司在1966年首先發明，初衷是用于電動汽車。但在20世紀70年代末，由于鈉硫電池要的運行溫度較高，在當時難以解決安全性和可靠性問題；而且鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等常溫電池相繼發明，取代了鈉硫電池成為主流技術，使得其時作為車用電池定位的鈉硫電池在大部分國家的研發出現停滯。從20世紀80年代開始，日本東京電力公司（TEPCO）開始與NGK公司合作開發將鈉硫電池用于電力儲能。2002年起，NGK公司開始鈉硫電池的商業化，2010年的年產量達到150MW，是世界上唯一能夠供應商業化鈉硫電池產品的公司。目前NGK生產的鈉硫電池模塊的額定功率為50kW，容量為360-430kWh，能以100kW放電2小時，250kW放電30秒，壽命為15年或者是4500個深度為90%的循環周期，轉換效率為85%。據統計，目前全球已經建成并投入使用的鈉硫電池電站達316MW/1896MWh，而日本在電力系統中和負荷側鈉硫電池儲能系統的總容量已超過200MW，其中近三分之二用作負荷調峰，其在全球鈉硫電池領域處于絕對領先地位。預計到2012年，全球建立的鈉硫電池總容量將達到606MW/3636MWh。

我國鈉硫電池技術的研發以中科院上海硅酸鹽研究所為代表。從2006年起，該所與上海市電力公司合作，以電力儲能和電力系統調峰應用為目標研發大容量鈉硫電池儲能系統，著力在關鍵材料、電池技術、系統等方面進行攻關并取得突破，建成年產2MW鈉硫電池中試線，研制成功100kW/800kWh鈉硫電池儲能系統，于上海世博會期間穩定并網運行。2011年十月，上海硅酸鹽研究所、上海電氣（集團）總公司和上海市電力公司三方簽約，共同投資組建鈉硫電池產業化公司，打造技術-產業化-用戶三方一體的合資合作模式，加快鈉硫電池的產業化進程。

（四）發展趨勢

鈉硫電池的重要發展趨勢包括陶瓷管高質量與批量化生產、新型玻璃陶瓷技術、兆瓦級及以上級規模化系統的研發與應用。