邱广玮, 曾乐才, 刘 平

(1.上海理工大学，上海 200093;2.上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海 200070)

1 钠硫电池与硫极腐浊

钠硫(Nas)电池[1]分别以钠和硫作为阳极和阴极,β氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。氧化铝陶瓷固体电解质将内室的熔融钠(熔点98℃)和外室的熔融硫(熔点 119℃)隔开,并允许Na+通过。整个装置密封于不锈钢容器内,此容器又兼作硫电极的集流器,如图1所示。在电池内部,Na+穿过固体电解质和硫发生反应,从而传递电流。350℃时,NaS电池的断路电压为2.08 V。

钠硫电池具有能量密度高、无自放电现象、运行寿命长、与外界环境友好等诸多优点,近年来在日本、北美、欧洲的电力系统中的应用得到迅速发展。但钠硫电池的发展也面临着很多的困难和技术难题,其中很关键的一项就是硫电极容器的防腐蚀性能。

图1 钠硫电池结构示意图

钠硫电池硫极容器的腐蚀[2]是引起电池退化、影响电池寿命的因素之一。电池硫极中的反应物熔融多硫化钠具高度腐蚀性,它与金属容器反应形成松散的金属硫化物,影响电池的物理及化学性能,造成电池退化。

电池充放电过程中产生的腐蚀产物多为硫化亚铁会引起电池电阻增加、减少电池容量、破坏β氧化铝陶瓷管电解质。电池电阻的增加是由于在集流器或者硫电极基体界面形成了腐蚀产物层,或者是由于β氧化铝陶瓷管被沉积的腐蚀产物所堵塞。当足够多的硫通过腐蚀过程中的化学反应形成金属硫化物后,电池的容量就会下降。……