开云 开云体育平台开云 开云体育平台开云 开云体育平台开云 开云体育官网开云 开云体育官网J I A N G S U U N I V E R S I T Y 能源材料论文 新能源材料之电池材料 Battery Materials of New Energy Materials 学院名称： 材料科学与工程学院 专业班级： 复合材料 xxx 班 学生： xxxxx 指导教师： xxxxx 2014 年 11 月 新能源材料之电池材料 复合材料与工程 xxxxxxx 摘要： 随着经济全球化开展，能源的消耗日渐增加。新能源是降低碳排放、优化 能源结构、 实现可持续开展的重要途径， 新能源材料是引导和支撑新能源开展的 重要根底， 在新能源系统中得到了大量应用。 概要介绍了目前在新能源开展过程 中发挥重要作用的镍氢电池材料与氢能燃料电池关键材料等新能源材料的现状 与存在问题。 关键词： 新能源材料；电池材料；镍氢电池 Battery Materials of New Energy Materials Xxxx Composite Materials and Engineering ，xxxx Abstract: With the development of economic globalization,increasing energy consumption. New energy is to reduce carbon emissions,optimizing energy structure,an important way to achieve sustainable development,new energy materials is an important foundation to guide and support the development of new energy sources,has been widely used in the new energy system. An overview of the current situation and existing play an important role in the process of development of new energy materials and nickel-metal hydride battery hydrogen fuel cell materials and othernewenergy materialsproblems. Keywords: new energy materials; battery materials; nickel-metal hydride batteries 1 / 14 2 / 14 目录 1. 引言 0 2. 镍氢动力电池材料 1 2.1 镍氢电池开展状况 1 2.2 镍氢电池正负极材料 1 2.3 镍氢电池的应用 3 3. 锂离子电池材料 4 3.1 锂离子电池开展状况 4 3.2 锂离子电池正负极材料 5 4. 总结与展望 7 5. 参考资料 7 0 / 14 1. 引言 所谓的新能源材料泛指能够储存、转换与支撑新能源的材料或者一体化材 料。该材料极大推动新能源大力开展， 甚至还催生出新能源系统产生， 有效的提 升了系能源利用的效率 [1] 。但是随着现代化科技的推进，新能源材料的研究进展 终究如何， 成为人们探究的重要话题。 在这种形势下， 探究新能源材料的研究进 展具有实际意义。 新能源作为一种“绿色〞新技术，在减少环境污染，缓解环境压力的同时， 也可以缓解能源危机。 新能源产业作为战略性新兴产业的代表， 是低碳经济的开 展方向。把新能源的推广应用工作作为一项能源政策， 已纳入中央各部委的重要 议事日程和中国经济建立的总体规划之中 [2] 。据中国国家能源局新能源和可再生 能源司司长王骏介绍， 中国将力争在 2050 年将可再生能源占能源总比重从目前 的 9 ％提高到 40 ％左右，占据主导能源地位。在国家政策的大力支持下，各地 区已经把开展新能源产业作为新兴产业开展的主攻方向和产业转移的重要突破 口。目前形成较大规模的新能源基地已达 10 余个。 新能源材料在新能源产业开展中发挥着重要作用， 新能源材料的创造催生了 新能源系统的诞生， 新能源材料的应用提高了新能源系统的效率。 因此，新能源 产业的迅猛开展势必需要大量的新能源材料方面的专门人才， 目前新能源材料专 门人才的需求已呈现出供不应求的局面 [3] 。因此，有必要设置“新能源材料与器 件〞专业， 以培养更多优秀的新能源材料专门人才， 满足我国新能源产业开展的 需要。 新材料产业无疑是最具增长活力的领域之一。 当今世界上各种新材料市场规 模每年已超过 4000 多亿元； 2010 年，中国新材料产业的市场规模有望突破 1300 亿元，如果再获得政策方面的大力扶持，将会实现跨越式开展 [4] 。新能源 材料企业的不断涌现， 对相关行业的人才需求也逐年增多， 设置新能源材料与器 件专业将满足新材料产业对人才的需求 [5] 。 为满足国民经济建立对新能源材料专门人才的需求， 国家于 2010 年在全国 各个区域的高校累计批复此专业共计 15 个，充分表达国家对此专业与人才培养 的重视。 0 / 14 2. 镍氢动力电池材料 镍氢电池是由氢离子和金属镍合成， 是现代电子产品中使用最为广泛的绿色 环保电池之一， 电量储藏比镍镉电池多 30%，比镍镉电池更轻， 使用寿命也更长， 并且对环境无污染。 镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多， 性能比锂电池 要差 [6] 。 2.1 镍氢电池开展状况 在我国较强高科技产品中镍氢电池占据着一席之位，具有强劲的竞争优势。 经过多年开展，我国的镍氢电池在出口上已经超过了日本， 成为了第一生产大国， 在世界上确立了镍氢电池的生产战略地位。 随着镍氢动力电池逐渐趋于成熟， 该 电池成功在各种混合动力汽车中被验证使用， 并很快被各种汽车中普与使用。 如 今日本的 PanasonicEVEn-ergy 公司中所使用到的技术相比拟为领先，生产电池 大都属于 6.5Ah ，而且有圆柱型与方型两种形状，电池比之能量是 45Wh/kg，比 功率高达 1300W/kg。而使用这种动力电池 Prius 混合动力汽车销售更是如日中 天，超过了 120 万辆，并成功经受多年的使用考核 [7] 。而且随着轿车量混合动力 使用，过去电池产量已经不能够满足社会市场需求，因此 PanasonicEVEnergy 公司组建了更大的生产镍氢动力电池生产线，如今已在逐渐投入生产。 2.2 镍氢电池正负极材料 镍氢电池由氢氧化镍正极、 储氢合金负极、 电解液等组成。 储氢合金负极材 2 料主要包括 AB5 型稀土镍系储氢合金、 AB 型储氢合金、 Laves 相合金。镍氢动 力电池的部反响与电池反响如图 1 所示，从图中可以看出是无污染的 [8] 。 1 / 14 图 1 镍氢动力电池的部反响与电池反响 正极材料—球形 Ni(OH)2 正极材料 Ni(OH) 2 是涂覆式 Ni ／MH电池正极使用的活性物质。 2+ 3+ 2 电极充电时 Ni(OH) 转变成 NiOOH，Ni 被氧化成 Ni 3+ 2+ 放电时 NiOOH逆变成 Ni(OH)2 ， Ni 复原成 Ni 。 负极材料－储氢合金 用于 Ni ／MH电池负极材料的储氢合金应满足下述条件： (a) 电化学储氢容量高； (b) 在氢的阳极氧化电位围，储氢合金具有较强的抗阳极氧化能力； (c) 在热碱电解质溶液中合金组分的化学性质相对稳定； (d) 反复充放电过程中合金不易粉化，制成的电极能保持形状的稳定； (e) 合金应有良好的电和热的传导性； (f) 原材料本钱低廉。 我国在镍氢动力电池上也有相当的研究进展， 清华大学所开发出来燃料电池 混合的动力客车采用镍氢动力电池为辅助动力，所开发出来的电池主要有 80、 40 、28、8 与 6.5Ah ，尤其是 80Ah 的功率已经高达了 1000W/kg。 2 / 14 2.3 镍氢电池的应用 目前，在研发负极的储氢合金方面取得大量成绩， 如：使用多元合金中调节 材料，其中的热力学性质， 对材料的电催化活性有效改善， 在宽温度围中对材料 的综合电化学的性能等；在新材料开发商，对 AB3-5 合金上的研究也具备较大 进展，其中容量已经到达 430mAh/g，如果环境的温度低于了零下 40 摄氏度， 容 量比常温下的容量高大约 70%，其电荷转移的阻抗以与传质扩散之阻抗都比拟 低，但是其循环的稳定性方面依然存在缺陷 [9-11] 。如图 2 所示为 800mAhAAA镍氢 电池。 图 2 800mAh AAA 镍氢电池 在我国研发质子交换膜的燃料电池方面所投入比例较大， 但是主要还是放在 了燃料电池发动机方面， 质子交换膜、 催化剂与碳纸等各种材料还是要进口。 经 过各个国家共同努力下，燃料电池的催化剂研发上得到进一步开展，尤其是在 Pt/C 与 PtRu/C 催化剂研发上进展比拟大，并有了稳定的批量供给能力，同时低 铂催化剂、抗中毒催化剂与非铂催化剂等再生与回收技术上都取得较大进步。 目前镍氢电池已进入成熟期，主要应用于混合动力汽车上。例如我国一汽、 东风电动车辆股份和长安汽车等单位在其开发的混合动力轿车如图 3 所示、混合 动力客车中，大多使用了镍氢动力电池 [12] 。 3 / 14 图 3 混合动力轿车 3. 锂离子电池材料 目前锂离子电池的负极材料以碳质材料为主，

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