由熔融金屬鈉（Na）、液態(tài)硫（S）和多硫化鈉熔鹽構(gòu)成的熔鹽電池。

簡史

鈉硫電池最早發(fā)明于20世紀(jì)60年代中期，早期研究主要集中于電動汽車應(yīng)用目標(biāo)，如美國福特公司、日本YUASA等均先后組裝鈉硫電池電動汽車，并進(jìn)行了長期路試。后因鈉硫電池高比功率以及高比容量、低的原材料成本和制造成本、高溫度穩(wěn)定性以及無自放電等優(yōu)勢，鈉硫電池的應(yīng)用逐步偏向于儲能電池方面。日本NGK公司是鈉硫儲能電池研制發(fā)展的標(biāo)志性機(jī)構(gòu)。80年代中期，日本NGK公司與日本東京電力公司合作，并于1992年完成第一個鈉硫電池儲能系統(tǒng)。2002年NGK公司在美國進(jìn)行鈉硫電池儲能站示范運(yùn)行。2003年NGK開始鈉硫電池大規(guī)模商業(yè)化，產(chǎn)量達(dá)到30兆瓦。2004年7月，當(dāng)時世界上最大的鈉硫電池儲能站（9.6兆瓦/57.6兆瓦·時）在日本正式投入運(yùn)營，電站商業(yè)化示范運(yùn)行的能量效率高達(dá)80%。

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)包括：①比能量高，理論值為760瓦·時/千克；②開路電壓高，350℃為2.076伏；③充放電電流密度高，放電一般可達(dá)200～300毫安/厘米2，充電則減半；④充放電效率高，電流效率接近100%。鈉硫電池主要缺點(diǎn)就是對溫度的需求比較苛刻，一般工作溫度需要在300～350℃。

原理

在工作溫度下鈉硫電池放電時，鈉離子（Na+）穿過固體電解質(zhì)β-Al2O3并與S2-結(jié)合生成多硫化鈉產(chǎn)物，反應(yīng)方程式如下：

?負(fù)極：

?正極：?

?電池總反應(yīng)式：?

?其充電反應(yīng)與放電過程相反。在鈉硫電池體系中，金屬鈉與硫之間發(fā)生反應(yīng)能生成多種反應(yīng)產(chǎn)物，即從Na2S到Na2S5的多硫化物。由于鈉與硫之間反應(yīng)劇烈，因此兩種反應(yīng)物之間必須用固體電解質(zhì)隔開，同時又必須是鈉離子導(dǎo)體。所用電解質(zhì)材料為Na-β-氧化鋁，只有溫度在300℃以上時，Na-β-氧化鋁才具有良好的導(dǎo)電性。室溫下難以工作，主要是因?yàn)榻饘兮c、硫以及多硫化物在室溫下均以固態(tài)形式存在時，導(dǎo)致電池的電阻率很大，電池中的離子無法進(jìn)行傳導(dǎo)。

應(yīng)用

鈉硫電池廣泛應(yīng)用于電力儲能中削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)力發(fā)電等儲能方面，例如日本的八角島的一座400千瓦的鈉硫電池儲能系統(tǒng)與500千瓦的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)配套，保證了風(fēng)力發(fā)電完全平穩(wěn)的電力輸出。此外，鈉硫電池還可用于工業(yè)、電力、供水、商業(yè)、學(xué)校和醫(yī)院等各個領(lǐng)域和部門。