新能源材料上海理工大學(xué)課程中心展示系統(tǒng)演示文稿

新能源材料上海理工大學(xué)課程中心展示系統(tǒng)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)優(yōu)選新能源材料上海理工大學(xué)課程中心展示系統(tǒng)目前二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)新能源材料辦公地點(diǎn)：材料樓302室Tel：

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教材：新能源材料，天津大學(xué)出版社目前三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)參考書(shū)與參考文獻(xiàn)《新能源概論》——王革華編，化學(xué)工業(yè)出版社《新能源與可再生能源概論》——蘇亞新編，化學(xué)工業(yè)出版社《新能源與可再生能源技術(shù)》——李傳統(tǒng)編，東南大學(xué)出版社《新能源:后石油時(shí)代的必然選擇》——錢伯章編，化學(xué)工業(yè)出版社新近的文獻(xiàn)（部分自己查閱，部分分發(fā)給大家）目前四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)教學(xué)任務(wù)和目標(biāo)1.本課程是一門材料科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)科門類教育層次的專業(yè)選修課。通過(guò)課堂講授，學(xué)習(xí)互動(dòng)，獲得新能源材料方面的基本理論和基本知識(shí)。2.通過(guò)本課程教學(xué)，掌握能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中的地位和作用，了解能源結(jié)構(gòu)與發(fā)展現(xiàn)狀，拓寬對(duì)常用的新能源材料的認(rèn)識(shí)，了解最新的各種新能源材料的研究現(xiàn)狀。3.培養(yǎng)獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。培養(yǎng)自學(xué)能力。目前五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)教學(xué)計(jì)劃1.教學(xué)時(shí)數(shù)：32學(xué)時(shí)2.成績(jī)確定：章節(jié)論文大綜合論文期末考試3.考試時(shí)間：第20周4.考試內(nèi)容：課堂講課內(nèi)容為主目前六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)第1篇儲(chǔ)能材料第1章儲(chǔ)氫材料第2篇新型二次電池材料第1章新型二次電池概述第2章金屬氫化物鎳電池材料第3章鋰離子電池材料第3篇燃料電池材料第1章燃料電池現(xiàn)狀與未來(lái)第2章質(zhì)子交換膜型燃料電池材料第3章熔融碳酸鹽燃料電池材料第4章固體氧化物燃料電池材料第4篇太陽(yáng)電池材料第1章太陽(yáng)電池材料概述第2章晶體硅太陽(yáng)電池材料第3章非晶體硅太陽(yáng)電池材料第4章II-VI族多晶薄膜太陽(yáng)電池材料第5章III-V族化合物太陽(yáng)電池材料第5篇核能材料本課程教學(xué)內(nèi)容目前七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

ChemistryLetters2005,34(1):8-13NobellaureateR.Smalley:能源枯竭環(huán)境污染兩大挑戰(zhàn)？新能源材料目前八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)1.1能源危機(jī)全球化石燃料總量不斷減少。石油，天然氣，煤……目前九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)1.2環(huán)境污染對(duì)人類未來(lái)的發(fā)展構(gòu)成威脅。每年排放的二氧化碳呈上升趨勢(shì)，全球氣候變暖?？諝庵写罅糠蹓m，酸雨，光化學(xué)煙霧……目前十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)人類社會(huì)對(duì)能源的需求持續(xù)增長(zhǎng)，能源需求結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，與此同時(shí)人類又面臨著礦物能源環(huán)境污染和枯竭的難題，這一切都激勵(lì)著新能源的出現(xiàn)和發(fā)展。太陽(yáng)能、氫能、核能、生物能、風(fēng)能、地?zé)?、海洋能等被認(rèn)為是新能源，但它們必須依靠新材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用才能得以實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)一步提高效率、降低成本。新能源材料就是用于新能源生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和應(yīng)用所需的材料。目前十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)新能源與新材料

新材料把原來(lái)已經(jīng)使用的能源變成新能源。例如：半導(dǎo)體材料把太陽(yáng)能有效地直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，有別于人們利用太陽(yáng)的烘烤；燃料電池能使氫與氧反應(yīng)而直接產(chǎn)生電能，代替過(guò)去利用氫氣燃料獲得高溫（熱能）。目前十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

一些新材料可提高儲(chǔ)能和能量轉(zhuǎn)化效果。金屬氫化物鎳電池、鋰離子電池等都是依靠電極材料的儲(chǔ)能效果和能量轉(zhuǎn)化功能而發(fā)展起來(lái)的新型二次電池。新材料決定了核反應(yīng)堆等新能源的安全。材料工藝決定著新能源的成本。目前十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)太陽(yáng)能太陽(yáng)照射到地面的能量相當(dāng)于全球能耗的數(shù)萬(wàn)倍，既無(wú)污染，又是永久性能源。但太陽(yáng)輻射到地球的能量密度太低，還受時(shí)間、氣候的影響。太陽(yáng)能的利用形式主要有兩種:一是熱能的直接利用，如利用鏡面或反射槽將太陽(yáng)光聚焦在收集器上，由中間介質(zhì)吸熱產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)氣輪機(jī)組發(fā)電，美國(guó)單臺(tái)容量己達(dá)80MW；另一種形式是利用小型太陽(yáng)能裝置為房屋采暖供熱，現(xiàn)己大量應(yīng)用。目前十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)太陽(yáng)能電池目前十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)研制高效、長(zhǎng)壽、廉價(jià)的光伏轉(zhuǎn)換材料已成為目前能源新材料領(lǐng)域的重要課題。當(dāng)前非晶硅薄膜的最高轉(zhuǎn)換效率為12.7％，理論上可達(dá)24％，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差；多晶硅為17.7％；單晶硅為28.7％，GaAs及GaInP可高達(dá)25％~30％。據(jù)報(bào)道，美研制出氮化鎵銦高效太陽(yáng)能電池可吸收50%以上能量。目前十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)目前，太陽(yáng)能電池組成本為４~5美元/千瓦，估計(jì)要降到0.4美元左右才能在電價(jià)方面與常規(guī)發(fā)電（6~11美分/千瓦）有競(jìng)爭(zhēng)力。太陽(yáng)能電池中，材料費(fèi)可達(dá)60%~80%。因此，發(fā)展厚度僅1~2μm的非晶薄膜（相對(duì)于50μm的多晶硅膜）對(duì)節(jié)約材料和費(fèi)用具有顯著的意義。近年來(lái)正在研制便于大規(guī)模制造的燃料納米半導(dǎo)體材料及有機(jī)光伏轉(zhuǎn)換薄膜。目前十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)盡管太陽(yáng)能利用成本較高，在某些日照時(shí)間長(zhǎng)、居民分散度大的地區(qū)建立太陽(yáng)能電站還是有意義的，因此發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能，如美國(guó)“百萬(wàn)屋頂計(jì)劃”，德國(guó)“十萬(wàn)屋頂”計(jì)劃及日本“1600個(gè)屋頂”太陽(yáng)能電池系統(tǒng)等。我國(guó)西部地區(qū)日照好、居民分散，適合發(fā)展太陽(yáng)能。目前十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)1958年3月17日，美國(guó)首次在“先鋒一號(hào)衛(wèi)星”上用單晶硅太陽(yáng)能電池提供電源。但功率小得可憐，只能供一個(gè)5毫瓦的無(wú)線電輔助發(fā)射機(jī)的用電。以后，全世界數(shù)以千計(jì)的衛(wèi)星上幾乎都裝太陽(yáng)能電池，功率也逐步增加，有的高達(dá)幾十到上百千瓦。我國(guó)1990年9月3日發(fā)射的氣象衛(wèi)星上，也采用了半導(dǎo)體太陽(yáng)能電池。目前十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)20世紀(jì)70年代美國(guó)有一個(gè)異想天開(kāi)的計(jì)劃，就是在同步人造衛(wèi)星上裝兩個(gè)16km2的電池板和聚光系統(tǒng)，將所獲電能用微波傳到地面。由于在大氣層外陽(yáng)光強(qiáng)度比地面高1.4倍，又不受氣候影響，據(jù)估計(jì)，由此得到的電能成本可與常規(guī)電能相比。但是，除了材料和技術(shù)問(wèn)題以外，是否造成環(huán)境污染還需要論證。目前二十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)近年來(lái)，國(guó)外還研制成了一種用炭黑來(lái)捕捉太陽(yáng)能以驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的裝置。它通過(guò)聚光器把太陽(yáng)光集聚起來(lái)，照射在一個(gè)裝有炭微粒懸浮體的加熱室內(nèi)。由于溫度上升，使炭微粒氣化。炭微粒吸收的熱量可用來(lái)加熱周圍的空氣，使其達(dá)到相當(dāng)于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度和壓力。于是，被加熱的空氣可用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。據(jù)計(jì)算，這種熱電站每小時(shí)消耗炭黑約30公斤，可產(chǎn)生供l萬(wàn)人的城鎮(zhèn)所需要的電力。目前二十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)7.3風(fēng)能太陽(yáng)能在地面上約2％轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)能，全球風(fēng)力用于發(fā)電功率可達(dá)11.3萬(wàn)億kW，很有發(fā)展前景。風(fēng)能與風(fēng)速密切相關(guān)，我國(guó)沿海與西北地區(qū)的風(fēng)力資源豐富，大有作為，但風(fēng)車材料是關(guān)鍵。目前二十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)－個(gè)2.5MW的風(fēng)車，轉(zhuǎn)子葉片直徑要80ｍ，包括傳動(dòng)箱的總重達(dá)30t；風(fēng)車高近百米，用材幾百噸。風(fēng)車葉片要有足夠的強(qiáng)度和抗疲勞性能，目前主要采用玻璃鋼或碳纖維增強(qiáng)塑料，正向增強(qiáng)木材發(fā)展。但風(fēng)能發(fā)電裝置造價(jià)較高。目前二十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)美國(guó)不同能源發(fā)電的成本目前二十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)7.4貯氫材料氫氣成本低且效率高，在能源日益顯現(xiàn)不足和燃油汽車造成人類生存環(huán)境極大污染的今天，以氫燃料作為汽車燃料的呼聲不斷高漲。世界四大汽車公司，美國(guó)的通用和福特，日本的豐田，德國(guó)的戴姆勒—奔馳，都在加快研制氫燃料汽車的步伐。目前二十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)汽車要使用氫燃料作為動(dòng)力，其關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)有兩個(gè)，一是貯氫技術(shù)，二是燃料電池技術(shù)。傳統(tǒng)的貯氫方法有兩種，一種是采用壓縮貯氫的方式，用高壓鋼瓶（氫氣瓶）來(lái)貯存氫氣；鋼瓶貯存氫氣的容積很小，即使加壓到l50個(gè)大氣壓，瓶里所裝氫氣的質(zhì)量還不到氫氣瓶質(zhì)量的1%，而且還有爆炸的危險(xiǎn)。目前二十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)另一種是采用液氫貯氫的方式，將氫氣降溫到-253℃變?yōu)橐后w進(jìn)行貯存；氫氣液化的費(fèi)用非常昂貴，它幾乎相當(dāng)于三分之一液氫的成本；而且，液氫的貯存容形異常龐大（占去汽車內(nèi)的有限空間），需要極好的絕熱裝置來(lái)隔熱，才能防止液態(tài)氫不會(huì)沸騰汽化而避免浪費(fèi)。以上諸多的原因，使得以氫氣作為汽車動(dòng)力燃料的應(yīng)用一直都遇到很大的困難。目前二十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)儲(chǔ)氫材料在發(fā)展上有一段有趣的歷史。早在第二次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)的飛行員經(jīng)常隨身攜帶一種象藥丸但又不是藥的東西，它一放進(jìn)水里就會(huì)冒出大量氣體。原來(lái)這是飛行員的“保命丸”——?dú)浠?。?dāng)飛行員在海上失事或被擊落墜海時(shí)，只要把它放進(jìn)特制的盛有水的裝置內(nèi)，就會(huì)立即溶解而釋放出大量氫氣。目前二十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)l公斤氫化鋰可以釋放出2800升的氫氣，因此一個(gè)氫化鋰丸釋放出的氫氣，足以使救生船、救生衣一類的救生器具充氣膨脹，安全地漂浮在水面上。這種氫化鋰丸其實(shí)就是貯氫材料，但它的儲(chǔ)氫過(guò)程復(fù)雜，且只能一次性使用，氫釋放后，鋰本身很活潑，會(huì)立即吸收大量空氣，無(wú)法第二次吸氫，因此后來(lái)很少應(yīng)用。目前二十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)在1960年，荷蘭菲利浦公司研制出吸氫能力最強(qiáng)的貯氫材料：鑭鎳系列吸氫合金，但成本很高，競(jìng)爭(zhēng)不過(guò)汽油，這種合金僅僅作為一種戰(zhàn)略儲(chǔ)備。如德國(guó)的奔馳汽車公司制成了載有代替油箱的鐵鈦系吸氫合金的氫發(fā)動(dòng)機(jī)，他們的打算是：一旦汽油緊張，就推出以氫為燃料的奔馳汽車。目前三十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

1974年，日本大阪守口市松下電器公司中央研究所發(fā)生一起怪事：一個(gè)氫氣瓶前一天晚上還儲(chǔ)有10個(gè)大氣壓的氫氣，到第二天早上，壓力卻降低到不足1個(gè)大氣壓。經(jīng)仔細(xì)檢查，氫瓶并沒(méi)有漏氣。查來(lái)查去，原來(lái)問(wèn)題出在制造氣瓶的材料上。氣瓶制造廠知道鈦錳合金強(qiáng)度高，耐壓保險(xiǎn)，就用它裝氫氣。誰(shuí)料它有很強(qiáng)的吸氫能力，把瓶?jī)?nèi)的大部分氫氣吸進(jìn)瓶壁里去了。真所謂“踏破鐵鞋無(wú)覓處，得來(lái)全不費(fèi)功夫”。目前三十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)在70年代，由于中東地區(qū)對(duì)西方國(guó)家實(shí)行石油禁運(yùn)，發(fā)生了空前的能源危機(jī)。于是，貯氫材料的研究成了熱門課題。而日本作為能源最短缺的發(fā)達(dá)國(guó)家，對(duì)此尤其重視。這也成為日本是每年申請(qǐng)貯氫合金專利最多的國(guó)家的原因。目前三十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)現(xiàn)在，全世界已研究出的儲(chǔ)氫合金，除鈦錳合金外，還有鎂鎳合金、鎂銅合金、鋁錳合金、鋯鉻合金和各種含稀土的儲(chǔ)氫合全。每年都有100種以上的儲(chǔ)氫合金申請(qǐng)專利。這些儲(chǔ)氫合金吸收的氫氣可以為不同的機(jī)械或電器提供能源，例如為汽車、熱泵、空調(diào)設(shè)備、無(wú)噪聲的動(dòng)力轉(zhuǎn)換設(shè)備、燃料電池等。目前三十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)新型二次電池

簡(jiǎn)介

一次電池使用后，回收不及時(shí)或處理不當(dāng)，常隨普通垃圾一起被丟棄或被填埋，造成資源浪費(fèi)，同時(shí)電池中的重金屬元素的泄漏也污染了當(dāng)?shù)氐乃w和土壤。因此，開(kāi)發(fā)二次新型電池是必要的。目前三十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)常用的二次電池的原理是通過(guò)充、放電過(guò)程實(shí)現(xiàn)的，即放電時(shí)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以產(chǎn)生電能，而施加反向電流時(shí)則可使體系回復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，即將電能以化學(xué)能形式重新儲(chǔ)存起來(lái)的新型電池，它的充、放電反應(yīng)是可逆的。新型的二次電池對(duì)環(huán)境的污染較小，可循環(huán)使用，性能優(yōu)良，避免了一次電池的上述弊病。這些優(yōu)勢(shì)是導(dǎo)致二次電池迅速發(fā)展的主要原因推動(dòng)力，相關(guān)背景還有：目前三十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)信息技術(shù)的發(fā)展，特別是移動(dòng)通信及筆記本計(jì)算機(jī)等的迅速發(fā)展，迫切要求電池小型化、輕型化、長(zhǎng)的服務(wù)時(shí)間、長(zhǎng)的工作壽命和免維護(hù)技術(shù)。為了真正解決汽車尾氣污染，發(fā)展零排放電動(dòng)車輛的呼聲愈來(lái)愈高，極大地推動(dòng)著高比熱能量、長(zhǎng)壽命二次電池技術(shù)的發(fā)展。目前三十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)全世界天然能源正在不斷消耗，終將枯竭，尋求新能源的呼聲愈來(lái)愈高。航天領(lǐng)域和現(xiàn)代化武器對(duì)高性能二次電池的需求非常迫切，諸如：衛(wèi)星上需求高功率、輕質(zhì)量的儲(chǔ)能電池；野戰(zhàn)通信也要求高比熱量、長(zhǎng)壽命的小型二次電池等。目前三十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)新型二次電池材料及原理目前三十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鎳氫二次電池

–工作原理目前三十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)Ni／MH二次電池20世紀(jì)60年代末，儲(chǔ)氫合金的發(fā)現(xiàn)。儲(chǔ)氫合金在吸放氫的過(guò)程中伴有電化學(xué)效應(yīng)、熱效應(yīng)等。1974年開(kāi)始儲(chǔ)氫合金作為二次電池的負(fù)極材料的研究。1984年解決了合金沖放電過(guò)程中容量衰減迅速的問(wèn)題。

1987年試生產(chǎn)。目前四十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鎳氫二次電池

1984年實(shí)現(xiàn)了利用儲(chǔ)氫合金材料作為負(fù)極材料制造出首批Ni／MH電池。美國(guó)、日本等國(guó)競(jìng)相研究開(kāi)發(fā)儲(chǔ)氫合金材料和Ni／MH電池。我國(guó)也建成了數(shù)家年產(chǎn)數(shù)百噸儲(chǔ)氫合金材料和千萬(wàn)只Ni／MH電池的大型企業(yè)。由于Ni／MH二次電池負(fù)極材料中要使用大量稀土元素，而我國(guó)的稀土資源十分豐富，其儲(chǔ)量位于世界前列，為我國(guó)發(fā)展Ni／MH電池打下了良好的基礎(chǔ)。目前四十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)電池的標(biāo)稱容量是指設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下，應(yīng)該放出最低限度的電量目前四十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鎳氫二次電池目前四十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)電極材料正極材料：

Ni／MH電池的容量為正極所限制。影響球形Ni(OH)2正極材料性能的主要因素有化學(xué)組成、粒徑大小、粒徑分布、結(jié)構(gòu)缺陷和表面活性等，須進(jìn)一步提高正極的放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性。目前四十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)負(fù)極材料：用于Ni／MH電池負(fù)極材料的儲(chǔ)氫合金應(yīng)滿足下述條件：電化學(xué)儲(chǔ)氫容量高，在較寬的溫度范圍內(nèi)不發(fā)生太大的變化；在氫的陽(yáng)極氧化電位范圍內(nèi)，儲(chǔ)氫合金具有較強(qiáng)的抗陽(yáng)極氧化能力；目前四十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)在熱堿電解質(zhì)溶液中合金組分的化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定；反復(fù)充放電過(guò)程中合金不易粉化，制成的電極能保持形狀的穩(wěn)定；合金應(yīng)有良好的電和熱的傳導(dǎo)性；原材料成本低廉。目前四十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)目前研究的儲(chǔ)氫合金負(fù)極材料主要有AB5型稀土鎳系儲(chǔ)氫合金、AB2型Laves合金、AB型Ti-Ni系合金，A2B型鎂基儲(chǔ)氫合金以及V基固溶體等幾種類型。上述5種類型的儲(chǔ)氫合金中，AB5被最早應(yīng)用于電極材料，對(duì)其研究也最為廣泛；而AB2型、A2B型及固溶體因具有更高的容量正受到更多的研究。目前四十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

與已廣泛應(yīng)用的Ni／Cd電池相比，Ni／MH電池具有如下獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：能量密度高。同尺寸的電池容量是Ni／Cd電池的1.5～2倍；無(wú)鎘污染；可以大電流快速充放電；工作電壓1.2V，與Ni／Cd電池具有互換性。目前四十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

發(fā)展優(yōu)勢(shì)

能量密度高；無(wú)鎘污染，又被稱為綠色電池；可以大電流快速充放電；Ni／MH電池的工作電壓也是1.2V，與Ni／Cd電池具有互換性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此它在小型便攜式電子器件中獲得了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)占有較大的市場(chǎng)份額。隨著研究工作的深入和技術(shù)的發(fā)展，Ni／MH電池在電動(dòng)工具、電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車上也正在逐步得到應(yīng)用，形成新的發(fā)展動(dòng)力。另外，發(fā)展高功率和大容量電池始終是Ni／MH電池技術(shù)的研究熱點(diǎn)。目前四十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鋰離子二次電池

鋰離子電池是1991年由日本SONY公司開(kāi)發(fā)完成的鋰離子電池系統(tǒng)（LiCoO2／C）后進(jìn)入量產(chǎn)階段的。這種新型蓄電池具有高的工作電壓（平均工作電壓為3.6~3.7V）和高的比能量，優(yōu)于常用的鎳鎘電池和鎳氫電池，還具有長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)記憶效應(yīng)（如果電池的電量沒(méi)有被完全放盡就充電導(dǎo)致的電池容量降低的現(xiàn)象）和污染少（鋰離子電池的金屬含量最低）等優(yōu)點(diǎn)，因此成為目前商業(yè)開(kāi)發(fā)二次電池的主流。目前五十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)高能電池的開(kāi)發(fā)首先從尋找高比能量的電極材料開(kāi)始。在所有金屬元素中，鋰的相對(duì)原子質(zhì)量最小(6.941)、密度最小(0.534×103Kg·m-3)、電化當(dāng)量最小(0.259g·Ah-1)、電極電位最負(fù)(-3.045Vvs.NHE)，因此，以金屬鋰為負(fù)極的電池具有最高的工作電壓、最大的比能量目前五十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)再加上鋰高分子電池的發(fā)明，使用高分子電解質(zhì)不但沒(méi)有漏液的問(wèn)題，而且由于鋰離子電池具有優(yōu)異的電性能及安全、無(wú)公害，形狀有高度的可塑性等特點(diǎn)，符合電子產(chǎn)品輕、薄、短、小的要求，所以備受各國(guó)科學(xué)家及電池業(yè)的重視，發(fā)展極快。鋰離子電池被人們稱為“綠色環(huán)保能源”和“跨世紀(jì)的能源革命”。目前五十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鋰離子二次電池-工作原理

目前五十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鋰離子二次電池目前五十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)

據(jù)德國(guó)《汽車與體育》雜志報(bào)道，奔馳CLK>Smart電動(dòng)雙座微型車使用鋰離子電池。二次電池目前五十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)鋰離子電動(dòng)車

整車重量<17kg，載重量>75kg，電機(jī)功率180W，最高時(shí)速≤25km/h，行程>=50km目前五十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)混合動(dòng)力公交車目前五十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)日本索尼公司鋰離子電池目前五十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)力神公司鋰離子電池目錄目前五十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)目前鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)-鋰離子電池與鎳鎘、鎳氫電池性能的對(duì)比目前六十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)正極材料：

鋰離子電池正極材料不僅作為電極材料參與電化學(xué)反應(yīng)，而且是電池的鋰離子源?，F(xiàn)在已經(jīng)用于鋰離子電池生產(chǎn)的正極材料為L(zhǎng)iCoO2。比較廉價(jià)的電極材料為L(zhǎng)iNiO2和LiMn2O4，它們正在被廣泛研究并已經(jīng)在電池中試用。目前六十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)負(fù)極材料：在二次鋰離子電池的發(fā)展中，其負(fù)極材料經(jīng)歷了由金屬鋰到鋰合金、碳材料、氧化物、納米合金的演變過(guò)程：鋰離子電池負(fù)極材料的演變目前六十二頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)電解質(zhì)材料：電解質(zhì)的作用是在電池內(nèi)部正負(fù)極之間形成良好的離子導(dǎo)電通道。水溶液、有機(jī)溶液、聚合物、熔鹽或固體材料均可作為電解質(zhì)材料。

水對(duì)許多離子具有很強(qiáng)的溶解能力。水溶液電解質(zhì)具有離子狀態(tài)穩(wěn)定、粘度小、電導(dǎo)率高的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用最廣泛的電解質(zhì)。然而，受到水的分解電壓的限制，水溶液電解質(zhì)電池的最高電壓只能在2.0V以內(nèi)。目前六十三頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)采用有機(jī)溶劑電解質(zhì)后，由于使用強(qiáng)還原性活潑金屬及其化合物作為負(fù)極材料，電池的工作電壓得以大幅度提高。但有機(jī)溶液的電導(dǎo)率通常較水溶液低得多，有機(jī)電解液電池的輸出功率比較低。使用熔融無(wú)機(jī)鹽作為電解質(zhì)，具有高電導(dǎo)率和高電壓的優(yōu)點(diǎn)，但僅能在高溫下工作。目前六十四頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)聚合物或無(wú)機(jī)固體作為電解質(zhì)的主要優(yōu)點(diǎn)是無(wú)漏液，電池的尺寸形狀容易設(shè)計(jì)，電池的可靠性大為提高。目前六十五頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)發(fā)展電動(dòng)汽車用大容量電池電動(dòng)汽車候選電池性能比較發(fā)展方向目前六十六頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)發(fā)展方向開(kāi)發(fā)及使用新的高性能電極材料加速聚合物電池的開(kāi)發(fā)以實(shí)現(xiàn)電池的薄型化目前六十七頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)燃料電池

燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。燃料電池發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氫氣的燃燒反應(yīng)。它與一般電池不同之處在于燃料電池的正、負(fù)極本身不包含活性物質(zhì)，只是起催化轉(zhuǎn)換作用。所需燃料(氫或通過(guò)甲烷、天然氣、煤氣、甲醇、乙醇、汽油等石化燃料或生物能源重整制取)和氧(或空氣)不斷由外界輸入，因此燃料電池是名符其實(shí)的把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。從節(jié)約能源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的角度來(lái)看，燃料電池是最有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。

目前六十八頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)1839年Grove利用氫、氧反應(yīng)生成水，同時(shí)有電流產(chǎn)生的原理發(fā)明了氫-氧燃料電池，但由于原材料等原因，研究進(jìn)展十分緩慢。直到二十世紀(jì)六十年代，美國(guó)阿波羅宇宙飛船為實(shí)現(xiàn)登月計(jì)劃需要一種不產(chǎn)生廢料的大功率、高能量密度的電源，才使堿性燃料電池（AFC）在航空航天領(lǐng)域進(jìn)入實(shí)用化階段，但其昂貴的成本限制了其商業(yè)化的可能性半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，美國(guó)、日本等國(guó)投入了大量人力、財(cái)力進(jìn)行燃料電池的研究，相繼開(kāi)發(fā)了磷酸型燃料電池（PAFC）、熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）。目前六十九頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)目前七十頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)博能燃料電池

功率:200W重量:9kg亞太燃料電池功率:3,000W重量:10kg燃料電池目前七十一頁(yè)\總數(shù)七十九頁(yè)\編于二十一點(diǎn)燃料電池汽車本田新型燃料電池車FCXClarity投產(chǎn)

燃料電池：效率高，無(wú)污染，用于汽車，但質(zhì)子交換膜與催化劑太貴，目前為$125/kw，內(nèi)燃機(jī)為$30/kw。今后可能會(huì)便宜，因無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，構(gòu)造簡(jiǎn)單。目前七十二頁(yè)\總