金属-硫电池 基本信息 金属-硫电池利用了金属阳极和硫阴极的氧化还原电势。所考虑的最适宜的金属，按适宜 程度排序，分别是锂（金属锂）、钠和锰。也存在使用硅/碳阳极的理念，这种材料可 以实现充放电次数的增加。liv 技术就绪水平 在各种金属-硫系统中，锂-硫的开发程度最高，已经进入测试阶段，小批量地作为技术 原型使用。广泛的商业化尚未成形，技术开发仍处于应用研究领域。在实验室阶段，已 存在充放电数千次的高循环性原型，而预商业化生产阶段的电池在能量密度为 350 瓦时 /千克时实现了大约 100 次充放电。lv钠-硫电池作为一种具有熔融活性材料的高温变体在 固定应用中已经使用了一段时间。出于安全原因，宜开发在室温下运行的系统，但目前 仍然需要进行基础研究。lvi金属-硫可能受益于其他金属-硫化学的发展，但仍然需要进行 广泛的研发。lvii 潜力 锂-硫电池的长期愿景是实现超过 500 次的充放电次数、600 瓦时/千克或者 600 瓦时/ 升。钠-硫电池和锰-硫电池预计将从锂-硫电池的研究成果中受益，因此会沿用锂-硫电池 的发展路径。对于钠-硫室温电池而言，2030 年之后的市场准入标准预计为 200 瓦时/千 克。中期内，这种室温钠-硫电池可以达到 300 瓦时/千克以上，并低于 80 欧元/千瓦 时；长期内，将达到 500 瓦时/千克以上，超过 500 次充放电。对锰-硫电池而言，长期 愿景（2045 年以后）是 400 瓦时/千克，电池寿命为 15 到 20 年，充放电次数 1,000 次，低于 80 欧元/千瓦时。lviii 应用 因其单位重量的高能量密度，锂-硫原型已被用于飞行领域。它也可用于汽车领域，但需 要解决低功率密度和体积能量密度的问题。室温钠-硫和锰-硫电池主要用于固定储能领 域，因其相对较低的体积能量密度和低预期成本。lix 高温钠-硫系统的主要应用包括负荷调平、调整电网的供需不平衡、稳定可再生能源的整 合以及提供备用电力。lx 试点项目 Zeta Energy 从 Moore Strategic Ventures 投资公司筹集了 2300 万美元资金，用于其 锂-硫（Li-S）电池系统的开发和商业化（2022）。lxi 例如，日本工业陶瓷公司 NGK Insulators 的高温钠-硫电池系统已经被巴斯夫公司用于 与风电制氢匹配（2020），并用于支持日本宇宙航空研究开发机构电力系统的稳定运 行，或消减蒙古国一个 5 兆瓦光伏项目的波动性（2021）。lx