鈉/氯化鎳系統

當前，國內外常規潛艇動力電池主要採用鉛酸電池，但其存在著能量密度低、充電效率低、自放電能量損失大、循環壽命短等缺點，並且其改進和提高的空間已十分有限。

鈉－氯化鎳電池由南非的 Dr. Coetyer J 發明，研究開發始於20世紀80年代中期，是在鈉－硫電池研製基礎上發展起來的一種新型高能熱電池。

基本介紹

• 中文名：鈉/氯化鎳系統
• 含義：鈉－氯化鎳電池
• 發明時間：20世紀80年代中期
• 發明人：Dr. Coetyer J 
• 優勢：效率高，損壞率低等
• 領域：電池能源

鈉-氯化鎳電池概況

鈉-氯化鎳電池發展現狀

鈉-氯化鎳電池由南非的Dr. Coetyer J發明，研究開發始於20世紀80年代中期，是在鈉－硫電池研製基礎上發展起來的一種新型高能熱電池。至今，德國AEG Anglo Battery Gmb H和瑞典MES -DEA等公司已設計和生產了3代鈉－氯化鎳電池。

其中MES -DEA公司2010年第3代鈉-氯化鎳單體電池的產量為40000個，已逐步推廣套用於電動汽車、電信備用電源、風光儲能以及UPS等領域。

鈉-氯化鎳電池主要特性

與典型的動力電池，如鉛酸電池、鎳氫金屬電池、鋰離子電池和硫化鈉電池對比，鈉－氯化鎳電池的主要特性為:

1) 安全性好，可靠性高

鈉-氯化鎳電池通過了USABC(美國先進電池聯合會)制定的極為嚴格的機械、熱、電和振動濫用試驗等4大類，衝擊、摔落、滾動、貫穿、浸泡、輻射熱、熱穩定性、隔熱損壞、過加熱、熱循環、短路、過充電、過放電、交流電、極端低溫和濫用振動等共16項試驗項目的安全考核。

同時鈉-氯化鎳電池具有過熱狀態下不會著火、爆炸等特性，電池性能與周圍環境溫度完全無關，能在惡劣環境下工作，外部工作環境的溫度範圍可為-40℃～70℃。

2)無自放電，充放電性能好

鈉-氯化鎳電池無自放電，過充過放電過程可逆，庫倫效率為100%，充放電時能自動平衡電流分配，可根據容量需求由單體電池任意組合構成電池組。其次，鈉-氯化鎳電池放電特性與放電速率無關，放電量受工況影響變化小，可大電流放電;可快速充放電至額定容量(其他電池一般只達到70%～80%的額定容量)，且不帶任何副作用。

3) 壽命長，故障率低，可自動隔離故障單體電池，維護管理方便

鈉-氯化鎳電池的循環壽命和使用壽命長，而故障率低。目前鈉-氯化鎳電池循環次數可達3000周次，使用壽命大於15年，預測壽命可達25年。鈉-氯化鎳電池25年故障率為10%～20%，遠低於鉛酸電池5年內達100%的故障率。

鈉-氯化鎳電池具有自動隔離故障電池單體功能，每個電池模組可自動隔離5%～10%的故障單體電池。單體電池被密封於環保鋼殼內，免維護; 電池模組通過電池管理系統可實現實時性能監測，方便管理人員的維護管理。

鈉-氯化鎳電池套用於潛艇的可行性分析

鑒於潛艇的特殊套用環境，鈉-氯化鎳電池替代鉛酸電池成為潛艇動力電池須在適用性、安全性和經濟性3方面達到如下要求:

1)相同裝艇容積下總容量應超過現有鉛酸電池裝艇容量，具有更高的續航力和機動性;

2)具有更高的安全性和可靠性;

3)全壽命費用優於鉛酸電池。

2005-2006年，英國國防部開展了鈉-氯化鎳電池多電壓多電流模式浮充、鈉-氯化鎳電池和鉛酸電池的42A和60A大電流放電性能對比試驗以及電池組內單體電池故障隔離性能試驗等一系列試驗。

試驗表明:

1) 高電壓大電流充電對鈉-氯化鎳電池本體性能無明顯影響，可採用高電壓大電流充電方式實現快速充電，大幅度縮短充電時間。

2)大電流放電鈉-氯化鎳電池在放電持續時間、電壓變化率等方面明顯優於鉛酸電池。

3)鈉-氯化鎳電池組內單體電池的故障對電池的放電性能幾乎沒有影響，具有極好的單體電池故障隔離性能。

因此，潛艇採用鈉-氯化鎳電池作為動力電池可擁有更快的反應速度，更強的機動性，更低的暴露率。