大型儲能電池

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

如果現在就選擇一種充電電池用作大型儲能，鉛酸電池勉強算得上。其實鉛酸電池已經歷了近150年的發展歷程了，現在廣泛的應用在交通、通信、電力、軍事各個領域。它是法國人普蘭特（G.Plante）于1859年發明的，其電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液。荷電狀態下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；放電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

這是我們常見的鉛酸電池

鉛酸電池自發明后，在化學電源中一直占有絕對優勢。這是因為其價格低廉、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境溫度范圍等優點。但鉛酸電池有兩個主要缺點：①充電末期水會分解為氫，氧氣體析出，需經常加酸、加水，維護工作繁重；②氣體溢出時攜帶酸霧，腐蝕周圍設備，并污染環境，限制了電池的應用。 所以近二十年來，為了解決以上的兩個問題，世界各國競相開發密封鉛酸電池（即VRLA），希望實現電池的密封，獲得干凈的綠色能源。1996年以后VRLA電池基本取代傳統的富液開放式電池，得到了廣大用戶的認可。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展與大量應用，以及民眾對環保的逐漸重視，鉛酸電池在各個領域有逐步被淘汰的趨勢。在大型儲能領域，很明顯錳酸鋰電池特別是鋰鐵電池潛力巨大。假以時日，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用。

最后簡單介紹一下有潛力大型儲能技術。

1. 釩電池。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(Vanadium Redox Battery，縮寫為VRB)，它用不同價態的釩離子溶液分別作為正負極活性物質，通過外接泵把溶液從儲液槽壓入電池堆體內完成電化學反應，反應后溶液又回到儲 液槽，活性物質不斷循環流動，由此完成充放電。目前釩電池存在的技術問題主要有兩個，第一，釩電池正極液中的五價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，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報廢。另外，釩電池目前成本過高。

2.磁懸浮飛輪儲能。飛輪技術就是機械能和電能的相互轉化來充放電。它是以高速旋轉的飛輪鐵芯作為機械能量儲存的介質，利用電動/發電機和能量轉換控制系統來控制能量的輸入和輸出。為了減少運轉時的損耗，提高轉速和儲能裝置的效率，飛輪儲能裝置軸承的設計一般都使用非接觸式的磁懸浮軸承技術，而且將電機和飛輪都密封在一個真空容器內減少風阻。

3. 超導儲能。它把能量儲存于超導線圈的磁場中，通過電磁相互轉換實現儲能裝置的充電和放電。由于在超導狀態下線圈沒有電阻，因此超導儲能的能量損耗非常小。但是超導是在超低溫的條件下實現的，而持續維持超低溫的花費巨大。所以這項技術要等到高溫超導材料的成熟才能廣泛應用。

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