傳統化石能源的短缺以及溫室氣體的排放成為人類社會未來發展需要解決的最重要的問題之一。能源多樣化，尤其是風能、太陽能和海洋能等可再生能源的有效利用逐漸為人們所關注。然而，這些可再生能源發電受季節、氣象、時間和地域條件的影響具有明顯的不連續、不穩定性。發電的出力波動較大，可調節性差，結果導致發電機組安裝后無法并網，有的即使接上了網，也因為當地電網無法消納而被迫停機。隨著可再生能源快速發展，電網接入能力將面臨巨大挑戰。推進可再生能源發電技術的普及應用，建立包括高效儲能技術在內的智能電網，提高對可再生能源發電的兼容量和能源利用效率是解決我國能源安全、實現節能減排目標的重要途徑，是國民經濟可持續發展的重大需求。

鈉硫電池

鈉硫電池是一種最典型的鈉電池，1968年福特公司公開了鈉硫電池的發明專利。典型的設計為管式結構，如圖1所示，電池由作為固體電解質和隔膜的beta-氧化鋁陶瓷管、鈉負極、硫正極、集流體以及密封組件組成。管式鈉硫電池的工作溫度為300～350℃，典型的充放電反應為

電池在350℃下的工作電壓為1.78～2.076V。雖然目前大容量管式鈉硫電池已由日本NGK公司商業化，但由于鈉硫電池的制造成本較高，正、負極活性物質的腐蝕性強，電池對固體電解質、電池結構和運行條件的要求苛刻，因此鈉硫電池仍然需要進一步開發與提升，降低成本，提高電池系統的安全性，這也促使人們對鈉硫電池技術加快研發，從根本上改善電池的安全性。同時，中溫平板式和常溫鈉硫電池已列為部分研發機構的關注內容之一。

鈉硫（ＮａＳ）電池是一種負極用鈉、正極用硫磺、電解質用陶瓷氧化鋁類材料組成的充電電池。其具有儲能密度大、效率高、運行費用低、維護較容易、不污染環境、使用壽命長等優點。ＮａＳ電池儲能系統自２００２年實現商業化運作以來，在負荷調控、功率穩定、電能質量、直流后備電源等方面已得到廣泛應用。

ＮａＳ電池結構

典型的ＮａＳ電池結構如圖１所示。一個ＮａＳ電池單體主要包括鈉（Ｎａ）負極、硫（Ｓ）正極、固體電解質陶瓷隔膜、電池殼體等多個部件以及連接這些部件的各個界面組成。數個單體電池可以組成模塊，通過模塊的組合最終形成儲能電池堆或儲能站。在一定工作溫度下（約３００℃［１１］），鈉離子（Ｎａ＋）透過電解質隔膜與Ｓ之間發生可逆反應，形成能量的釋放和儲存。

ＮａＳ電池的應用

ＮａＳ電池作為二次電池中最成熟、最具有潛力的一種儲能電池，其應用可以分為移動應用和固定應用兩類。

移動應用

大功率ＮａＳ電池主要應用于特種和航天等領域，如特種、坦克、衛星等。由于大功率ＮａＳ電池具有能量密度大、充電速度快、使用壽命長等特點，故其可在特種、軍艦等上取代現有的鋰離子電池和鉛酸電池，提高行駛里程、降低維護成本；減輕特種的自身載重，提高速度和機動性，同時節省出大量的空間，保證艇員的生活供給物品、武器及彈藥的儲存，提高特種的特種能力。ＮａＳ電池特有的瞬間大電流特點更可以應用到特種、火箭、大炮等的發射裝置上，它能使彈頭出膛速度達到３～５０ｋｍ／ｓ，實現超高速運行，且性能穩定，可控性好；同樣該項技術也可用于航天等領域。總之，大功率ＮａＳ電池為特種、航天設備提供燃料能源，將提高特種設備的特種能力，提升特種設備的能量供給能力，對于特種實力的提高有著重要的意義。

大功率ＮａＳ電池也可用于交通工具，如電動車上，可提高一次性充電行駛里程，極大地減少各類交通工具上石油燃料的使用，同時還可大大降低汽車排放廢氣對人們生存環境的污染。