钠镍储能电池介绍和应用--安力能源 石再军(1)

钠镍储能电池的介绍与应 用 Introduction and application of sodium nickel energy storage battery 石再军 浙江安力能源有限公司 2019-05-12 1 报告内容 1、公司介绍 2、产品特性介绍 3、应用介绍 2 公司介绍 浙江安力能源有限公司 是超威集团和美国通用电气公司在新 能源领域共同合作成立的一家合资公司， 公司成立于 2017年，业务范围主要专有 技术及能源存储产品 钠氯化镍电池 （简称钠镍电池）的生产、研发、销售。 双方的合作立足于两个公司先进的技术 和管理理念，着眼未来储能市场的广泛 需求，践行“倡导绿色能源，完美人类 生活“的使命，着力实施新型电池的研 发、生产和销售，以更安全、更环保、 更高效、更高能、更经济的能源存储方 式，引领行业市场新秩序，为中国乃至 全球能源存储市场开发提供解最值得信 赖的决方案。 3 巨人间的合作是成功的保证 超威集团 创立于 1998年，主要致力于动力与储能电池的研发生产，是全球领先的专业绿色能源解决方案提供商。集团于 2010年在香港主板上市，现有职工 2万多人，在全球拥有 108家子分公司，综合实力位居“中国企业 500强”第 162 位、 “ 制造业 500强”第 67位，中国民企 500强第 30位，中国轻工百强企业第 6位、电池行业首位。 通用电气公司 创立于 1892年，是世界上最大提供技术和服务业务的跨国公司。目前，公司业务遍及世界上 100多个国家，拥有员 工 31500人。 2016年 10月，通用电气公司排 2016年全球 100大最有价值品牌第十名。在 2017年 6月 7日发布的 2017 年财富美国 500强排行榜中，排名第十三。 公司介绍 4 2019.04 安力 工厂完成建 设，开工始量产 1967- 1982 UK’s British Rail 研 究钠盐电池 1982 Beta R -电池功率 100-200W; -阻抗 7-10mΩ ; 钠镍电池化学体系 表达式 - Nal/ b-Al2O3s/NaAlCl4l/Nis,NiCl2s 9 钠盐电池技术原理 机理 在操作温度 250300℃ 下，钠离子通过陶瓷电解质隔 膜（ β 氧化铝管）在正极与负极之间迁移； 安全性 电池在在充放电过程中，无气体产生，电池内部 为无机盐和无机金属材料，无高蒸气压物质存在，且无可 燃物存在，因此电池不会着火也不会爆炸 良好的耐过充过放能力 因电解质为 NaAlCl4，过充时 Ni与 NaAlCl4反应生成 AlCl3，因操作温度为 250300℃ AlCl3与 NaCl继续生成 NaAlCl4，过放时 Na与 NaAlCl4生成 NaCl和 Al ，这两种物质本来就是活性物质； 耐短路性当 陶瓷管破损正负极短路时，发生反应 3NaNaAlCl4→4NaClAl ， Al在陶瓷管破损裂缝中生成堵塞 裂缝，阻止短路反应的进一步进行，这时电池相当于正负 极导通态，该单体电池相当于一条导线，对于模组电池包 的影响只是降低了 2.58V电压，模组能耐 510电池短路损 坏； 钠镍电池反应机理、安全机理 钠盐电池的高安全性 钠镍电池安全机理 1. 电 池本身具有过充过放电保护机制 ， 其发生过充过放电时的反应 式如下 2Na2AlCl3NiCl2←NiNaAlCl4 （过充电） 2NaNiCl2↔Ni2NaCl （正常充放电） 3NaNaAlCl4→4NaClAl （过放电） NaAlCl4熔盐电解质在电池过充过放电过程中起到了一个有效 的缓冲保护作用 。 2. 电池组成材料无低沸点、高蒸汽压物质 电池所有材料有较高的沸点，对应电池工作温度范围均呈低蒸 汽压， 因此 ，对 Durathon电池而言，一旦当电池发生损坏时， 即使是 陶瓷 管破裂也无大的安全风险 ， 这是由于熔融 Na与 NaAlCl4熔盐电解质之间直接反应动力学过程比较缓慢 。 3. 电池已通过了 USABC制定的极为严格的安全考核试验 通过了美国的 UL1973,SAE J2464标准的安全实验认证 ， 该安全 考核试验共分 4大类包括机械 、 热 、 电和振动滥用试验 、 16个 试验项目分别为冲击 、 摔落 、 贯穿 、 滚动 、 浸泡 、 辐射热 、 热 稳定性 、 隔热损坏 、 过加热 、 热循环 、 短路 、 过充电 、 过放电 、 交流电 、 极端低温和滥用振动等 。 通过以下全部测试 具有极高安全性 贯穿 短路 过充 浸泡 摔落 冲击 火烧 10 钠盐电池的高安全性 外部火烧测试 -火烧实验通过了 UL标准 测试认证； -箱体没有破裂； -没有爆炸发生； 11 钠盐电池的高安全性 钠镍电池的过充测试 -过充实验通过了 UL1973标准测试认证； -电池耐过充，无不良现 象产生； 12 钠盐电池的高安全性 钠镍电池的穿刺测试 -通过了 SAE J264标准测 试； 没有出现着火、爆炸等 现象； 13 钠盐电池的高安全性 钠镍电池的跌落测试 -通过了 SAE J264标准测试； -10米高跌落，等同 48KM/H 撞击试验； -外部箱体压伤，没有出现 破裂，着火现象； 14 钠盐电池的高安全性 钠镍电池的枪击测试 -5.56mm枪击； 7.62mm枪击； 12.7m枪击； -没有爆炸和着火现象发生； 15 钠盐电池的高安全性 钠镍电池的海水浸泡测试 -通过了 SAE J264标准测试； -着火现象发生； -没有爆炸发生； 16 钠盐电池的宽温特性 钠镍电池高低温测试 -40℃ 容量、能量测试， 可放出室温的 100.9； 60℃ 容量、能量测试， 可放出室温的 101.6； 严苛环境耐受性好 无需 HVAC（供热通风 与空气调节），在极端 温度下均能正常发挥产 品性能。 环境温度 充电容量（ Ah） 充电能量（ KWh） 放电容量（ Ah） 放电能量（ Wh） 相对常温容量比 -40度 256.7 14.21 243.2 12.17 100.9 常温 20度 248.8 13.78 240.8 12.03 60度 251.8 13.93 244.7 12.24 101.6 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 常温充放电曲线 Voltage [V] Current [A] 17 钠盐电池的宽温特性 钠镍电池高低温测试 - 电池在 -40℃ 、 60℃ 充放 电特性、曲线与室温条件 下充放电特性完全一致； 18 高能量效率和循环寿命 高能量效率、长寿命特性 - 电池能量效率高， 3500cycles后，仍有 90以上 ； -混合动力火车头工况 ， 3500cycles后，仍有 100容 量 -循环寿命大于 4500次； 3500次循环后容量保持率 100（混合动力火车头工 况） 3500次循环后能量效率仍为 90以上 19 高能量效率和循环寿命 钠镍电池循环寿命预测 不同的充放电倍率下电池循环寿命预测 Sodium Nickel Battery 钠镍电池参数 Degradation Rate Ah/cycle 性能降低速率 Ah/循 环 Cycles to End of Life 寿命终止循环 次数 8Hr 8小时率） 0.008 25000 3Hr（ 3小时率） 0.03 10000 2Hr（ 2小时率） 0.06 6000 Baseline（基准） 0.09 3000 20 1 报告内容 1、公司介绍 2、产品特性介绍 3、应用介绍 21 T126电池包产品信息 单体电池基本信息 应用介绍 单体电池基本信息 样品名称 T126钠镍电池包 额定电压（ V） 48 额定容量（ Ah） 276 能量（ kwh） 15 产品组合形式 21S6P 尺寸 （长 mm宽 mm高 mm） 513.4*637.5*303.1 质量（ Kg） 147.5 主要应用领域 通信基站备用电池等 22 样品名称 G216钠镍电池包 额定电压（ V） 557 额定容量（ Ah） 43 能量（ kwh） 20 产品组合形式 216S 最大 尺寸 （长 mm宽 mm 高 mm） 950 540 320 质量（ Kg） 245 主要应用领域 储能，电力辅助等 G216电池包产品信息 应用介绍 23 系统信息介绍 19 应用介绍 24 应用介绍 应用领域 电力辅助 乘用车辆 新能源 通勤车辆 远洋运输 铁路信号 电信服务 军事领域 数据中心 25 应用介绍 Durathon 电池案例介绍 应用领域联通基站备用电源 安装地点中国杭州； 单基站装机容量 15Kwh/276Ah 运营时间 2019年 4月 系统特点耐极端苛刻温度， 无需空调，夏天最高可耐温 70℃ ，为系统提供高稳定性的 备用电源； 26 谢谢 Thanks for Your Time 27