TeslaやSonnenのような世界的なエネルギー企業は、オーストラリア、プエルトリコ、米国などの場所に巨大な電力網規模のリチウムイオン電池を設置するための見出しをつかんでいます。 したがって、リチウムイオンが電力会社のバッテリサポートのための唯一の選択肢であると仮定することは容易であろう。 リチウムイオン電池が電気化学の格子貯蔵の59%を占める間、他の電池の技術は存在します。 これらのうちの1つは硫黄ナトリウム（NaS）です。
NaS電池は高温電池と呼ばれるカテゴリに分類されます。 電池が機能するためには、陽極および陰極材料を溶融状態に保つために高温が必要であるため、これと呼ばれています。 操作では、起こる化学反応は溶解した状態を維持するために十分な熱を作成します。 起動時またはバッテリがアイドル状態のときにのみ、外部加熱が発生する必要があります。
溶融ナトリウムを陽極（負極）として、溶融硫黄を陰極（正極）として使用することは、1960年代にFord Motor Companyによって最初に開発されました。 ナトリウムと硫黄を溶融状態に保つために必要な300—350℃の動作温度は、反応性の高いナトリウム金属の危険性とともに、道路上の電気自動車（Ev）にNaSバ 最終的に、フォードはEvのアイデアを放棄しました。
日本ガイシは、世界中で大きなグリッドスケールのナトリウム硫黄（NaS）電池容量を開発してきました。 （画像提供：日本ガイシ)
日本ガイシは、1989年にNaSコンセプトで作業を開始しました。 日本ガイシは、溶融材料の間に薄いベータアルミナセラミック電解質膜を添加しました。 排出の間に、陶磁器の膜は肯定的に荷電ナトリウムイオンが否定的な溶解したナトリウムから肯定的な溶解した硫黄に、渡るようにしますだけ。 充電中、プロセスは逆になります。 日本ガイシは東京電力と共同で、2002年に再生可能エネルギーグリッド支援用の商用NaS固定電池を生産しました。
日本ガイシは、風力発電所やその他のグリッドサービスでの負荷平準化など、NaSバッテリーのための日本での追加のアプリケーションを発見しました。 この技術は世界の他の地域にも広がりました。 現在までに、300カ国で170MW以上のNaSストレージが設置されています。 これは全電気化学的な格子貯蔵の約3%を表す。
国際再生可能エネルギー機関（IRENA）によると、2017年の蓄電と再生可能エネルギー報告書では、NaSバッテリーのエネルギー密度は140-300ワット時間/リットル（Wh/L）である。 これは現在の世代のリチウムイオン電池の500Wh/Lより幾分より少しです。 NaSが提供するのは、5,000以上の充放電サイクルという、はるかに長いサービス寿命です。 これはリチウムイオンバッテリーで可能なことのほぼ倍です。 NaSはまた、リチウムイオン電池と比較して、わずかに低コスト（主に安価で豊富な材料から作られているため）を提供します。
セラミック膜の交換
高温電池の受け入れの制限要因の一つは、溶融陽極と陰極の部品の間のセラミック膜の脆弱な性質でした。 ペーパー薄い膜は電池が作動中のとき容易に損なわれます。 現在、MITの研究グループは、高温電池のセラミック膜を置き換えるために金属メッシュを使用することを詳述した論文をnatureに掲載しています。
MITチームのアプローチは、脆いセラミック膜の機能を、より堅牢で柔軟性のある、特別にコーティングされた金属メッシュに置き換えることでした。 様々な材料を実験した後、窒化チタンの溶液で被覆された鋼メッシュを用いて最良の結果が得られた。 それは実行可能な、低価格電池で起因した。
チームはまた、予期しない何かを発見しました。 MITのプレスリリースから引用して、”膜は、（セラミック）材料の細孔の大きさに基づいて典型的な機械的選別ではなく、その電気的特性を使用して、全く異なMITのDonald Sadoway教授は、MITのプレスリリースの中で、「私はこれを突破口と考えている」と述べた。 “壊れやすい、脆いセラミックの使用に頼らずに、ナトリウム-硫黄タイプの電池、またはナトリウム/ニッケル-塩化物タイプの電池を構築できるという事実は、すべてを変えます”と彼は言いました。
リチウムイオン電池は、近い将来に個人用電子機器や電気自動車に電力を供給するための最高の選択肢のままになります。 しかし、高温電池、特に溶融ナトリウムと硫黄を使用する電池の可能性は、再生可能エネルギー源に依存するエネルギーグリッドのコストを削減し、信頼性を向上させるのに役立つ可能性があります。
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シニアエディタKevin Clemensは、30年以上にわたってエネルギー、自動車、輸送のトピックについて書いてきました。 彼は材料工学と環境教育の修士号と空気力学を専門とする機械工学の博士号を持っています。 彼は彼が彼の研修会で造った電気オートバイの複数の世界の土地の速度の記録を置いた。
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