新能源材料上海理工大學(xué)課程中心展示系統(tǒng)

新能源材料上海理工大學(xué)材料學(xué)院2011.09新能源材料辦公地點：材料樓302室Tel：

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zhtang@教材：新能源材料，天津大學(xué)出版社參考書與參考文獻(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）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。通過課堂講授，學(xué)習(xí)互動，獲得新能源材料方面的基本理論和基本知識。2.通過本課程教學(xué)，掌握能源在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中的地位和作用，了解能源結(jié)構(gòu)與發(fā)展現(xiàn)狀，拓寬對常用的新能源材料的認(rèn)識，了解最新的各種新能源材料的研究現(xiàn)狀。3.培養(yǎng)獨立分析問題、解決問題能力。培養(yǎng)自學(xué)能力。教學(xué)計劃1.教學(xué)時數(shù)：32學(xué)時2.成績確定：章節(jié)論文大綜合論文期末考試3.考試時間：第20周4.考試內(nèi)容：課堂講課內(nèi)容為主第1篇儲能材料第1章儲氫材料第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篇太陽電池材料第1章太陽電池材料概述第2章晶體硅太陽電池材料第3章非晶體硅太陽電池材料第4章II-VI族多晶薄膜太陽電池材料第5章III-V族化合物太陽電池材料第5篇核能材料本課程教學(xué)內(nèi)容

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……1.2環(huán)境污染對人類未來的發(fā)展構(gòu)成威脅。每年排放的二氧化碳呈上升趨勢，全球氣候變暖?？諝庵写罅糠蹓m，酸雨，光化學(xué)煙霧……人類社會對能源的需求持續(xù)增長，能源需求結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化，與此同時人類又面臨著礦物能源環(huán)境污染和枯竭的難題，這一切都激勵著新能源的出現(xiàn)和發(fā)展。太陽能、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發(fā)與應(yīng)用才能得以實現(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。新能源源與新新材料料新材料料把原原來已已經(jīng)使使用的的能源源變成成新能能源。。例如：：半導(dǎo)體體材料料把太陽能能有效地地直接接轉(zhuǎn)變變?yōu)殡娔?，有別別于人人們利利用太太陽的的烘烤；燃料電電池能使氫氫與氧氧反應(yīng)而直接接產(chǎn)生生電能，代替替過去去利用用氫氣氣燃料料獲得得高溫（（熱能能）。一些新新材料料可提高儲儲能和和能量量轉(zhuǎn)化化效果果。金金屬屬氫化化物鎳鎳電池池、鋰鋰離子子電池池等都都是依依靠電電極材材料的的儲能效效果和和能量量轉(zhuǎn)化化功能能而發(fā)展展起來來的新新型二二次電電池。。新材料料決定定了核反應(yīng)應(yīng)堆等新能能源的的安全。材料工工藝決決定著著新能能源的的成本。太陽能能太陽照照射到到地面面的能能量相相當(dāng)于于全球球能耗耗的數(shù)萬倍倍，既無污染染，又是是永久性性能源源。但太太陽輻輻射到到地球球的能量密密度太太低，還受受時間、、氣候候的影影響。太陽能能的利利用形形式主主要有有兩種:一是是熱能能的直接利利用，如利利用鏡面或或反射射槽將太陽陽光聚聚焦在在收集器器上，由中間間介質(zhì)質(zhì)吸熱熱產(chǎn)生生蒸汽汽，推動動氣輪輪機(jī)組組發(fā)電，美國國單臺臺容量量己達(dá)達(dá)80MW；另一一種形形式是是利用用小型太太陽能能裝置置為房屋屋采暖暖供熱熱，現(xiàn)現(xiàn)己大量應(yīng)應(yīng)用。太陽能能電池池研制高效、、長壽壽、廉廉價的的光伏伏轉(zhuǎn)換換材料料已成為為目前前能源源新材材料領(lǐng)領(lǐng)域的的重要課課題。當(dāng)前非晶硅硅薄膜膜的最高高轉(zhuǎn)換換效率率為12.7％％，理論論上可可達(dá)24％％，缺點點是穩(wěn)定性性較差差；多晶硅硅為17.7％％；單晶硅硅為28.7％％，GaAs及GaInP可高高達(dá)25％％~30％％。據(jù)據(jù)報道道，美美研制制出氮化化鎵鎵銦銦高效效太太陽陽能能電電池池可可吸吸收收50%以上上能能量量。。目前前，，太太陽陽能能電電池池組組成成本本為為４~5美美元元/千千瓦瓦，估估計計要要降降到到0.4美美元元左右右才才能能在在電電價價方方面面與與常規(guī)規(guī)發(fā)發(fā)電電（（6~11美美分分/千千瓦瓦））有競競爭爭力力。。太太陽陽能能電電池池中中，，材料料費費可可達(dá)達(dá)60%~80%。因因此此，，發(fā)發(fā)展展厚厚度度僅僅1~2μm的非晶晶薄薄膜膜（相相對對于于50μm的的多多晶晶硅硅膜膜）對對節(jié)約約材材料料和費用用具有有顯顯著著的的意意義義。。近近年年來來正正在在研研制制便便于于大規(guī)規(guī)模模制造造的的燃料料納納米米半半導(dǎo)導(dǎo)體體材材料料及有機(jī)機(jī)光光伏伏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換薄薄膜膜。盡管管太太陽陽能能利利用用成本本較較高高，在在某某些些日照照時時間間長長、、居居民民分分散散度度大大的的地地區(qū)區(qū)建立立太太陽陽能能電電站站還還是是有有意意義義的的，，因因此此發(fā)達(dá)達(dá)國國家家都在在積積極極開開發(fā)發(fā)太太陽陽能能，，如如美國國““百百萬萬屋屋頂頂計計劃劃””，，德德國國““十十萬萬屋屋頂頂””計計劃劃及日本本““1600個個屋屋頂頂””太陽陽能能電電池池系系統(tǒng)統(tǒng)等等。。我我國國西部部地區(qū)區(qū)日日照照好好、、居居民民分分散散，，適適合合發(fā)發(fā)展展太太陽陽能能。。1958年年3月月17日日，，美國國首次次在在““先先鋒鋒一一號號衛(wèi)衛(wèi)星星””上上用用單晶晶硅硅太陽陽能能電電池池提提供供電電源源。。但但功率率小小得得可可憐憐，只只能能供供一一個個5毫毫瓦瓦的無無線線電電輔輔助助發(fā)發(fā)射射機(jī)機(jī)的的用用電電。。以以后后，，全全世世界界數(shù)以以千千計計的衛(wèi)衛(wèi)星星上上幾幾乎乎都都裝裝太太陽陽能能電電池池，，功功率率也也逐逐步步增增加加，，有有的的高高達(dá)達(dá)幾十十到到上上百百千千瓦瓦。我我國國1990年年9月月3日日發(fā)發(fā)射射的的氣象象衛(wèi)衛(wèi)星星上，，也也采采用用了了半半導(dǎo)導(dǎo)體體太太陽陽能能電電池池。。20世世紀(jì)紀(jì)70年年代代美美國國有有一一個個異異想想天天開開的的計計劃劃，，就就是是在在同步步人人造造衛(wèi)衛(wèi)星星上裝裝兩個個16km2的電電池池板板和和聚聚光光系系統(tǒng)統(tǒng)，，將將所所獲獲電能能用用微微波波傳傳到到地地面面。由由于于在在大氣氣層層外外陽光光強(qiáng)強(qiáng)度度比比地地面面高高1.4倍倍，又又不受受氣氣候候影影響響，據(jù)據(jù)估估計計，，由由此此得得到到的的電電能能成本本可可與與常常規(guī)規(guī)電電能能相相比比。但但是是，，除除了了材材料料和和技技術(shù)術(shù)問問題題以以外外，，是是否否造造成成環(huán)境境污污染染還需需要要論論證證。。近年年來來，，國國外外還還研研制制成成了了一一種種用用炭黑黑來捕捕捉捉太太陽陽能能以以驅(qū)動動發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)發(fā)發(fā)電電的裝裝置置。。它它通通過過聚光光器器把太太陽陽光光集聚聚起來來，，照射在在一一個個裝裝有有炭微微粒粒懸懸浮浮體體的的加加熱熱室室內(nèi)內(nèi)。由由于于溫度度上升升，，使使炭炭微微粒粒氣化化。炭炭微微粒粒吸吸收收的的熱量量可用用來來加熱熱周圍圍的的空氣氣，使使其其達(dá)達(dá)到到相當(dāng)當(dāng)于于噴噴氣氣發(fā)發(fā)動動機(jī)機(jī)的的溫溫度度和和壓壓力力。于于是是，，被被加加熱熱的的空空氣氣可可用用來來驅(qū)動動汽汽輪輪機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動動，并并帶帶動動發(fā)發(fā)電電機(jī)機(jī)發(fā)電電。據(jù)據(jù)計計算算，，這這種種熱熱電電站站每小小時時消耗耗炭炭黑黑約約30公公斤斤，可可產(chǎn)產(chǎn)生生供供l萬萬人人的城城鎮(zhèn)鎮(zhèn)所所需需要要的的電電力力。。7.3風(fēng)風(fēng)能能太陽陽能能在地地面面上上約約2％％轉(zhuǎn)變變?yōu)闉轱L(fēng)能能，全球球風(fēng)力力用用于于發(fā)發(fā)電電功功率率可可達(dá)達(dá)11.3萬萬億億kW，很很有有發(fā)發(fā)展展前前景景。。風(fēng)風(fēng)能能與與風(fēng)速速密切切相相關(guān)關(guān)，，我我國國沿海海與與西西北北地區(qū)區(qū)的的風(fēng)風(fēng)力力資資源源豐豐富富，，大大有有作作為為，，但但風(fēng)車車材材料料是是關(guān)關(guān)鍵鍵。－個個2.5MW的風(fēng)風(fēng)車車，，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子葉葉片片直徑徑要80ｍｍ，包包括括傳傳動動箱箱的的總總重重達(dá)達(dá)30t；風(fēng)風(fēng)車車高近百米米，用用材材幾百百噸噸。風(fēng)風(fēng)車車葉葉片片要要有有足足夠夠的的強(qiáng)度度和和抗抗疲疲勞勞性性能能，目目前前主主要要采采用用玻璃璃鋼鋼或或碳碳纖纖維維增增強(qiáng)強(qiáng)塑塑料料，正正向向增強(qiáng)強(qiáng)木木材材發(fā)展展。。但但風(fēng)風(fēng)能能發(fā)發(fā)電電裝裝置置造價價較較高高。美國國不不同同能能源源發(fā)發(fā)電電的的成成本本7.4貯貯氫氫材材料料氫氣氣成成本本低低且且效效率率高高，在在能能源源日日益益顯顯現(xiàn)現(xiàn)不不足足和和燃燃油油汽汽車車造造成成人人類類生生存存環(huán)環(huán)境境極極大大污污染染的的今今天天，，以氫氫燃燃料料作作為為汽汽車車燃燃料料的呼呼聲聲不不斷斷高高漲漲。。世世界界四四大大汽汽車車公公司司，，美美國國的的通用用和福特特，日日本本的的豐田田，德德國國的的戴姆姆勒勒——奔奔馳馳，都在在加快研研制氫氫燃料料汽車車的步伐伐。汽車要要使用用氫燃燃料作作為動動力，，其關(guān)關(guān)鍵技技術(shù)環(huán)環(huán)節(jié)有有兩個，一是是貯氫技術(shù)，，二是是燃料電電池技技術(shù)。傳統(tǒng)的貯氫氫方法法有兩種，一種種是采采用壓縮貯貯氫的方式式，用用高壓鋼鋼瓶（（氫氣氣瓶））來貯存存氫氣氣；鋼鋼瓶貯貯存氫氫氣的的容積很很小，即使使加壓壓到l50個大氣氣壓，，瓶里里所裝裝氫氣氣的質(zhì)質(zhì)量還還不到到氫氣氣瓶質(zhì)質(zhì)量的的1%，而且且還有有爆炸的危險險。另一種種是采采用液氫貯貯氫的方式式，將將氫氣氣降溫溫到-253℃℃變?yōu)橐阂后w進(jìn)進(jìn)行貯貯存；；氫氣氣液化化的費費用非常昂昂貴，它幾幾乎相相當(dāng)于于三分之之一液氫的的成本本；而而且，，液氫氫的貯存容容形異異常龐龐大（占去去汽車車內(nèi)的的有限限空間間），，需要要極好的的絕熱熱裝置置來隔熱熱，才才能防防止液液態(tài)氫氫不會會沸騰騰汽化化而避避免浪浪費。。以上上諸多多的原原因，，使得得以氫氫氣作作為汽汽車動動力燃燃料的的應(yīng)用用一直直都遇遇到很大的的困難難。儲氫材材料在在發(fā)展上有一一段有有趣的的歷史史。早早在第二次次世界界大戰(zhàn)戰(zhàn)期間，，美國國的飛行員員經(jīng)常隨隨身攜攜帶一一種象象藥丸但又不不是藥藥的東東西，，它一一放進(jìn)進(jìn)水里就會會冒出出大量氣氣體。原來來這是是飛行行員的的“保命命丸””———氫化化鋰。當(dāng)飛飛行員員在海上失失事或被擊擊落墜墜海時時，只只要把把它放放進(jìn)特特制的的盛有有水的的裝置置內(nèi)，，就會會立即溶溶解而釋放放出大量氫氫氣。l公斤斤氫化鋰鋰可以以釋放放出2800升升的氫氣氣，因因此一一個氫氫化鋰鋰丸釋釋放出出的氫氫氣，，足以以使救救生船船、救救生衣衣一類類的救救生器器具充充氣膨膨脹，，安全全地漂漂浮在在水面面上。。這這種氫氫化鋰鋰丸其其實就就是貯貯氫材材料，，但它它的儲氫過過程復(fù)復(fù)雜，且只只能一次性性使用用，氫釋釋放后后，鋰鋰本身身很活活潑，，會立立即吸吸收大大量空空氣，，無法法第二二次吸吸氫，，因此此后來來很少少應(yīng)用用。在1960年，，荷蘭蘭菲利浦浦公司研研制出出吸氫能能力最最強(qiáng)的貯氫氫材料料：鑭鎳系系列吸氫合合金，，但成本很很高，競爭爭不過過汽油油，這這種合合金僅僅僅作作為一一種戰(zhàn)略儲儲備。如德德國的的奔馳汽車公公司制制成了了載有有代替替油箱箱的鐵鈦系系吸氫合合金的的氫發(fā)動動機(jī)，他們們的打打算是是：一一旦汽汽油緊緊張，，就推推出以以氫為為燃料料的奔奔馳汽汽車。。1974年年，日日本大阪守口市市松下電器公公司中中央研研究所所發(fā)生生一起起怪事事：一一個氫氣瓶瓶前一天天晚上上還儲儲有10個大氣氣壓的的氫氣氣，到到第二二天早早上，，壓力力卻降降低到到不足足1個大氣氣壓。。經(jīng)仔仔細(xì)檢檢查，，氫瓶瓶并沒有有漏氣氣。查來來查去去，原原來問問題出出在制制造氣氣瓶的的材料料上。。氣瓶瓶制造造廠知知道鈦錳合合金強(qiáng)度高高，耐耐壓保保險，，就用用它裝裝氫氣氣。誰誰料它它有很很強(qiáng)的的吸氫氫能力力，把把瓶內(nèi)內(nèi)的大大部分分氫氣氣吸進(jìn)進(jìn)瓶壁壁里去去了。。真真所謂謂“踏破破鐵鞋鞋無覓覓處，，得來來全不不費功功夫””。在70年年代，由于于中東地區(qū)對西方方國家實實行石油禁禁運，發(fā)生生了空空前的的能源危危機(jī)。于是是，貯貯氫材材料的的研究究成了了熱門門課題題。而而日本作為能能源最短缺缺的發(fā)達(dá)達(dá)國家家，對對此尤其重重視。這也也成為為日本本是每每年申申請貯貯氫合合金專利最最多的國家家的原原因。?，F(xiàn)在，，全世世界已已研究究出的的儲氫氫合金金，除除鈦錳合金外外，還還有鎂鎳合金、、鎂銅合金、、鋁錳合金、、鋯鉻合金和和各種種含稀土的儲氫氫合全全。每每年都都有100種以以上的的儲氫氫合金金申請請專利利。這這些儲儲氫合合金吸吸收的的氫氣氣可以以為不同同的機(jī)機(jī)械或或電器器提供供能源源，例如如為汽汽車、、熱泵泵、空空調(diào)設(shè)設(shè)備、、無噪噪聲的的動力力轉(zhuǎn)換換設(shè)備備、燃燃料電電池等等。新型二二次電電池簡介一次電電池使用后后，回回收不不及時時或處處理不不當(dāng)，，常隨隨普通通垃圾圾一起起被丟丟棄或或被填填埋，，造成成資源浪浪費，同時時電池池中的的重金屬屬元素素的泄漏漏也污染了當(dāng)?shù)氐氐乃w和和土壤壤。因因此，，開發(fā)發(fā)二次次新型型電池池是必必要的的。常用的的二次次電池池的原理是通過過充、放放電過過程實現(xiàn)的的，即即放電時時通過過化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)可以以產(chǎn)生生電能能，而而施加加反向向電流流時則則可使使體系系回復(fù)復(fù)到原原來狀狀態(tài)，即將將電能能以化化學(xué)能能形式式重新新儲存存起來來的新新型電電池，，它的的充、、放電電反應(yīng)應(yīng)是可逆的。新新型的的二次次電池池對環(huán)環(huán)境的的污染較較小，可循環(huán)環(huán)使用用，性能優(yōu)優(yōu)良，避免免了一一次電電池的的上述述弊病病。這這些優(yōu)優(yōu)勢是是導(dǎo)致致二次次電池池迅速發(fā)發(fā)展的主要要原因因推動力力，相關(guān)背背景還有：：信息技技術(shù)的的發(fā)展展，特別別是移動通信及及筆記記本計計算機(jī)機(jī)等的的迅速速發(fā)展展，迫迫切要要求電電池小型化化、輕輕型化化、長長的服服務(wù)時時間、、長的的工作作壽命命和免免維護(hù)護(hù)技術(shù)術(shù)。為了真真正解解決汽車尾尾氣污污染，發(fā)展展零排放放電動動車輛輛的呼聲聲愈來來愈高高，極極大地地推動動著高比熱熱能量量、長長壽命命二次次電池池技術(shù)的的發(fā)展展。全世界界天然然能源正在不不斷消耗，終將將枯竭竭，尋求新新能源源的呼聲聲愈來來愈高高。航天領(lǐng)域和和現(xiàn)代代化武器對高性性能二二次電電池的的需求求非常常迫切切，諸諸如：：衛(wèi)星上需求求高功功率、、輕質(zhì)質(zhì)量的的儲能能電池池；野戰(zhàn)通通信也要求求高比比熱量量、長長壽命命的小小型二二次電電池等等。新型二二次電電池材材料及及原理理鎳氫二二次電電池–工作作原理理Ni／／MH二次次電池池20世世紀(jì)60年年代末末，儲儲氫合合金的的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)。儲氫合合金在在吸放放氫的的過程程中伴伴有電電化學(xué)學(xué)效應(yīng)應(yīng)、熱熱效應(yīng)應(yīng)等。。1974年年開始始儲氫氫合金金作為為二次次電池池的負(fù)負(fù)極材材料的的研究究。1984年年解決決了合合金沖沖放電電過程程中容容量衰衰減迅迅速的的問題題。1987年年試生生產(chǎn)。。鎳氫二二次電電池1984年年實現(xiàn)現(xiàn)了利利用儲氫合合金材材料作作為負(fù)負(fù)極材料制制造出出首批Ni／／MH電池池。美國、、日本本等國競競相研研究開開發(fā)儲儲氫合合金材材料和和Ni／MH電電池。。我國國也建建成了了數(shù)家家年產(chǎn)產(chǎn)數(shù)百噸噸儲氫氫合金金材料料和千千萬只只Ni／MH電電池的大型型企業(yè)業(yè)。由由于Ni／／MH二次次電池池負(fù)極材材料中要使使用大大量稀土元素，，而我國的稀土資源十分豐豐富，其儲儲量位位于世世界前前列，，為我我國發(fā)發(fā)展Ni／／MH電池池打下下了良好的的基礎(chǔ)礎(chǔ)。電池的的標(biāo)稱稱容量量是指指設(shè)計計與制制造電電池時時規(guī)定定或保保證電電池在在一定定的放放電條條件下下，應(yīng)應(yīng)該放放出最最低限限度的的電量量鎳氫二二次電電池電極材材料正極材材料：：Ni／／MH電池的的容量量為正極極所限限制。。影響響球形Ni(OH)2正極材材料性性能的的主要要因素素有化學(xué)組組成、、粒徑徑大小小、粒粒徑分分布、、結(jié)構(gòu)構(gòu)缺陷陷和表表面活活性等，須須進(jìn)一一步提提高正正極的的放電容容量和和循環(huán)環(huán)穩(wěn)定定性。負(fù)極材材料：：用于Ni／／MH電池池負(fù)極極材料料的儲氫合合金應(yīng)滿足足下述述條件件：電化學(xué)學(xué)儲氫容容量高高，在較較寬的的溫度范圍內(nèi)內(nèi)不發(fā)發(fā)生太太大的的變化化；在氫的的陽極極氧化化電位位范圍圍內(nèi)，，儲氫氫合金金具有有較強(qiáng)強(qiáng)的抗陽極極氧化化能力；；在熱堿電解質(zhì)質(zhì)溶液液中合合金組組分的的化學(xué)性性質(zhì)相相對穩(wěn)穩(wěn)定；反復(fù)充放電電過程程中合合金不易粉粉化，制成成的電電極能能保持持形狀的的穩(wěn)定定；合金應(yīng)應(yīng)有良好的的電和和熱的的傳導(dǎo)導(dǎo)性；原材料料成本低低廉。目前研研究的的儲氫氫合金金負(fù)極材材料主要有有AB5型稀土鎳鎳系儲氫合合金、、AB2型Laves合金、、AB型Ti-Ni系合金金，A2B型鎂基儲氫合合金以以及V基固固溶體體等幾種種類型型。上上述5種類類型的的儲氫氫合金金中，，AB5被最早應(yīng)用于于電極極材料料，對對其研研究也也最為廣廣泛；而AB2型、A2B型及及固溶溶體因因具有有更高的的容量量正受到到更多多的研研究。。與已廣廣泛應(yīng)應(yīng)用的的Ni／／Cd電池池相比，，Ni／MH電電池具具有如如下獨獨特的的優(yōu)勢：能量密密度高高。同尺尺寸的的電池池容量量是Ni／／Cd電池池的1.5～2倍；無鎘污污染；可以大電流流快速速充放放電；工作電電壓1.2V，與Ni／／Cd電池池具有有互換性性。發(fā)展優(yōu)優(yōu)勢能量密密度高高；無鎘污污染，，又被被稱為為綠色色電池池；可以大大電流流快速速充放放電；；Ni／／MH電池池的工工作電電壓也也是1.2V，，與Ni／／Cd電池池具有有互換換性等等獨特特優(yōu)勢勢。因此它它在小小型便便攜式式電子子器件件中獲獲得了了廣泛泛應(yīng)用用，已已經(jīng)占占有較較大的的市場場份額額。隨隨著研研究工工作的的深入入和技技術(shù)的的發(fā)展展，Ni／／MH電池池在電電動工工具、、電動動車輛輛和混混合動動力車車上也也正在在逐步步得到到應(yīng)用用，形形成新新的發(fā)發(fā)展動動力。。另另外，，發(fā)展展高功功率和和大容容量電電池始始終是是Ni／MH電電池技技術(shù)的的研究究熱點點。鋰離子子二次次電池池鋰離子子電池池是1991年由日日本SONY公司開開發(fā)完完成的的鋰離離子電電池系系統(tǒng)（（LiCoO2／C））后進(jìn)進(jìn)入量產(chǎn)階段的的。這這種新新型蓄蓄電池池具有有高的工工作電電壓（（平均均工作作電壓壓為3.6~3.7V））和高的比比能量量，優(yōu)于于常用用的鎳鎘電電池和和鎳氫氫電池池，還具具有長循環(huán)環(huán)壽命命、無無記憶憶效應(yīng)應(yīng)（如果果電池池的電電量沒有被被完全全放盡盡就充電導(dǎo)致的的電池容容量降降低的現(xiàn)象象）和污染染少（鋰離離子電電池的的金屬含含量最最低）等優(yōu)優(yōu)點，，因此此成為為目前前商業(yè)業(yè)開發(fā)發(fā)二次次電池池的主流。高能電電池的的開發(fā)發(fā)首先先從尋尋找高高比能能量的的電極極材料料開始始。在在所有有金屬屬元素素中，，鋰的的相對對原子子質(zhì)量量最小小(6.941)、、密度度最小小(0.534×103Kg·m-3)、、電化化當(dāng)量量最小小(0.259g··Ah-1)、、電極極電位位最負(fù)負(fù)(-3.045Vvs.NHE)，，因此此，以以金屬屬鋰為為負(fù)極極的電電池具具有最最高的的工作作電壓壓、最最大的的比能能量再加上上鋰高分分子電電池的發(fā)明明，使使用高高分子子電解解質(zhì)不不但沒有漏漏液的問題題，而而且由由于鋰鋰離子子電池池具有有優(yōu)異的的電性性能及及安全全、無無公害害，形狀狀有高高度的的可塑性性等特點點，符符合電電子產(chǎn)產(chǎn)品輕、薄薄、短短、小小的要求求，所所以備備受各各國科科學(xué)家家及電電池業(yè)業(yè)的重視，，發(fā)展展極快快。鋰離離子電電池被被人們們稱為為“綠色色環(huán)保保能源源”和和“跨跨世紀(jì)紀(jì)的能能源革革命””。鋰離子子二次次電池池-工工作原原理鋰離子子二次次電池池?fù)?jù)德國國《汽汽車與與體育育》雜雜志報報道，，奔馳CLK>Smart電電動動雙座座微型型車使使用鋰鋰離子子電池池。二次電電池鋰離子子電動動車整車重重量<17kg，載載重量量>75kg，，電機(jī)機(jī)功率率180W，最最高時時速≤≤25km/h，行行程>=50km混合動動力公公交車車日本索索尼公公司鋰鋰離子子電池池力神公公司鋰鋰離子子電池池目錄錄目前鋰鋰離子子電池池的優(yōu)優(yōu)點-鋰離離子電電池與與鎳鎘鎘、鎳鎳氫電電池性性能的的對比比正極材材料：：鋰離子子電池池正極極材料料不僅僅作為為電極材材料參與電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)，而而且是是電池池的鋰離子子源?，F(xiàn)在在已經(jīng)經(jīng)用于于鋰離離子電電池生生產(chǎn)的的正極極材料料為LiCoO2。比較廉廉價的電極極材料料為LiNiO2和LiMn2O4，它們們正在在被廣泛研研究并已經(jīng)經(jīng)在電電池中中試用。負(fù)極材材料：：在二次次鋰離離子電電池的的發(fā)展展中，，其負(fù)負(fù)極材材料經(jīng)經(jīng)歷了了由金金屬鋰到鋰合金金、碳材料料、氧化物物、納米合合金的演變變過程程：鋰離子子電池池負(fù)極極材料料的演演變電解質(zhì)質(zhì)材料料：電解質(zhì)質(zhì)的作作用是是在電電池內(nèi)內(nèi)部正正負(fù)極極之間間形成成良好的的離子子導(dǎo)電電通道道。水溶液液、有有機(jī)溶溶液、、聚合合物、、熔鹽鹽或固固體材材料均可作作為電電解質(zhì)質(zhì)材料料。水對許多多離子子具有有很強(qiáng)的的溶解解能力力。水溶溶液電電解質(zhì)質(zhì)具有有離子狀狀態(tài)穩(wěn)穩(wěn)定、、粘度度小、、電導(dǎo)導(dǎo)率高高的優(yōu)點點，是是目前前應(yīng)用最最廣泛泛的電解解質(zhì)。。然而而，受受到水水的分解電電壓的限制制，水水溶液液電解解質(zhì)電電池的的最高高電壓壓只能能在2.0V以以內(nèi)。采用有機(jī)溶溶劑電解質(zhì)質(zhì)后，，由于于使用用強(qiáng)還還原性性活潑金金屬及其化化合物物作為為負(fù)極極材料料，電電池的的工作電電壓得以大幅度度提高高。但有有機(jī)溶溶液的的電導(dǎo)率率通常較較水溶溶液低得多，，有機(jī)機(jī)電解解液電電池的的輸出功功率比比較低低。使用熔融無無機(jī)鹽鹽作為電電解質(zhì)質(zhì)，具具有高電導(dǎo)導(dǎo)率和和高電電壓的優(yōu)點點，但但僅能能在高溫下工作作。聚合物物或無無機(jī)固固體作為電電解質(zhì)質(zhì)的主主要優(yōu)優(yōu)點是是無漏液液，電池池的尺寸形形狀容容易設(shè)設(shè)計，電池池的可靠性性大為提提高。。發(fā)展電電動汽汽車用用大容容量電電池電動汽汽車候候選電電池性性能比比較發(fā)展方方向發(fā)展方方向開發(fā)及及使用用新的的高性性能電電極材材料加速聚聚合物物電池池的開開發(fā)以以實現(xiàn)現(xiàn)電池池的薄薄型化化燃料電電池燃料電電池是是一種種把燃燃料所所具有有的化化學(xué)能能直接接轉(zhuǎn)換換成電電能的的化學(xué)學(xué)裝置置，又又稱電電化學(xué)學(xué)發(fā)電電器。。它是是繼水水力發(fā)發(fā)電、、熱能能發(fā)電電和原原子能能發(fā)電電之后后的第第四種種發(fā)電電技術(shù)術(shù)。燃料電電池發(fā)發(fā)生電電化學(xué)學(xué)反應(yīng)應(yīng)的實實質(zhì)是是氫氣氣的燃燃燒反反應(yīng)。。它與與一般般電池池不同同之處處在于于燃料料電池池的正正、負(fù)負(fù)極本本身不不包含含活性性物質(zhì)質(zhì)，只只是起起催化化轉(zhuǎn)換換作用用。所所需燃燃料(氫或或通過過甲烷烷、天天然氣氣、煤煤氣、、甲醇醇、乙乙醇、、汽油油等石石化燃燃料或或生物物能源源重整整制取取)和和氧(或空空氣)不斷斷由外外界輸輸入，，因此此燃料料電池池是名名符其其實的的把化化學(xué)能能轉(zhuǎn)化化為電電能的的裝置置。從節(jié)約能源和和保護(hù)生態(tài)環(huán)環(huán)境的角度來來看，燃料電電池是最有發(fā)發(fā)展前途的發(fā)發(fā)電技術(shù)。1839年Grove利用氫、氧反反應(yīng)生成水，，同時有電流流產(chǎn)生的原理理發(fā)明了氫-氧燃料電電池，但由于原材料等原因，研究究進(jìn)展十分緩慢。直到二十世紀(jì)六十十年代，美國阿波羅宇宙飛船為實實現(xiàn)登月計劃劃需要一種不產(chǎn)生廢料的的大功率、高高能量密度的的電源，才使堿性燃料電池池（AFC））在航空航天領(lǐng)領(lǐng)域進(jìn)入實用化階段，但其昂貴的成本限制了其商業(yè)化的可能性半個世紀(jì)以來來，美國、日日本等國投入入了大量人力力、財力進(jìn)行行燃料電池的的研究，相繼繼開發(fā)了磷酸型燃料電電池（PAFC）、熔融融碳酸鹽型燃燃料電池（MCFC）和和固體氧化物物燃料電池（（SOFC））。博能燃料電池池功率:200W重量:9kg亞太燃料電池池功率:3,000W重量:10kg燃料電池燃料電池汽車車本田新型燃料料電池車FCXClarity投投產(chǎn)燃料電池：效率高，無無污染，用于于汽車，但質(zhì)質(zhì)子交換膜與與催化劑太貴貴，目前為$125/kw，內(nèi)燃機(jī)機(jī)為$30/kw。今后后可能會便宜宜，因無轉(zhuǎn)動動部件，構(gòu)造造簡單。BMW745H上采用了了4.4LV8氫/汽