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 (-) Na(l)/ b²-Al2O3(s)/NaAlCl4(l)/Ni(s),NiCl2(s) (+) 9 钠盐电池技术原理 机理： 在操作温度 250~300℃ 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 250~300℃ 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： 3Na+NaAlCl4→4NaCl+Al ， 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 5%~10%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： 2Na+2AlCl3+NiCl2←Ni+NaAlCl4 （过充电） 2Na+NiCl2↔Ni+2NaCl （正常充放电） 3Na+NaAlCl4→4NaCl+Al （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