鈉硫電池的結構組成

　　鈉硫電池在一些方面不同與一般的電池。它采用的是固體電解質和液態金屬負極材料。

　　圖中右側所示的是鈉硫電池充放電過程中的電極反應過程。放電時熔融鈉陽極失電子變成鈉離子，鈉離子經固體電解質到達硫陰極形成多硫化鈉。電子經外電路到達陰極參與反應。充電時鈉離子重新經過電解質回到陽極，過程與放電時相反。放電深度不同，多硫化鈉的主要成分也不同。一般所說的鈉硫電池的理論容量760Wh Kg-1是完全生成Na2S3來計算的。

　　圖中左側所示的是以鈉為芯的柱狀鈉硫電池的內部結構剖面示意圖。深灰色部分為固體電解質，現在一般采用β’’-氧化鋁，它是一種有著氧化鋁骨架層和鈉離子導電層交錯排列的晶格結構的陶瓷材料。固體電解質是電池最重要的部分，承擔著傳導鈉離子和隔膜的雙重作用。中間的綠色部分是鈉陽極，在電池工作溫度（300—350℃）下，呈熔融態。藍色部分為鈉極集流體，引出后作為負極終端。外部的橘色部分為硫和多硫化鈉陰極材料。由于硫的導電性不好，因此一般加入碳氈增加電極材料的導電性。紅色部分為硫極集流體，也同時作為電池外殼。因為多硫化鈉有較強的腐蝕性，所以一般采用抗腐蝕的不銹鋼作為電池外殼。

　　我們可以發現鈉硫電池所采用的電極材料都是比較輕的元素，而且整個電池沒有采用對環境有污染的材料，因此可以說鈉硫電池是一個理想的綠色二次電源，在儲能和電動車等領域很有潛力。

　　鈉硫電池的主要特點

　　鈉硫電池具有許多特色之處：一個是比能量（即電池單位質量或單位體積所具有的有效電能量）高。其理論比能量為760Wh/Kg，實際已大于150Wh/Kg，是鉛酸電池的3-4倍。如日本東京電力公司（TEPCO）和NGK公司合作開發鈉硫電池作為儲能電池，其應用目標瞄準電站負荷調平（即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲在電池里，到白天用電高峰時再從電池中釋放出來）、UPS應急電源及瞬間補償電源等，并于2002年開始進入商品化實施階段，已建成世界上最大規模（8MW）的儲能鈉硫電池裝置，截止2005年10月統計，年產鈉硫電池電池量已超過100MW，同時開始向海外輸出。

　　另一個是可大電流、高功率放電。其放電電流密度一般可達200-300mA/cm2，并瞬時間可放出其3倍的固有能量；再一個是充放電效率高。由于采用固體電解質，所以沒有通常采用液體電解質二次電池的那種自放電及副反應，充放電電流效率幾乎100%。當然，事物總是一分為二的，鈉硫電池也有不足之處，其工作溫度在300-350℃，所以，電池工作時需要一定的加熱保溫。但采用高性能的真空絕熱保溫技術，可有效地解決這一問題。

　　鈉硫電池的作用

　　鈉與硫就會通過化學反應，將電能儲存起來，當電網需要更多電能時，它又會將化學能轉化成電能，釋放出去，鈉硫電池的“蓄洪”性能非常優異，即使輸入的電流突然超過額定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以穩定的功率釋放到電網中——這對于大型城市電網的平穩運行尤其有用。

　　太陽能、風能等新能源雖然潔凈，但發電功率很不穩定。這會給整個電網帶來不期而至的“洪峰”。儲能電站會將這些“綠電”先照單全收，再根據電網需求輸出。

　　鈉硫電池是以Na-beta-氧化鋁（AL2O3）為電解質和隔膜，并分別以金屬鈉和多硫化鈉為負極和正極的二次電池。鈉硫電池用于儲能具有獨到的優勢，主要體現在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場地限制、維護方便等方面。