是指由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料,、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè),經(jīng)干燥,、滾壓而成,。鋰離子電池能否成功地制成,關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負(fù)極材料,。
是指由負(fù)極活性物質(zhì)碳材料或非碳材料,、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側(cè),,經(jīng)干燥、滾壓而成,。鋰離子電池能否成功地制成,,關(guān)鍵在于能否制備出可逆地脫/嵌鋰離子的負(fù)極材料。
一般來(lái)說(shuō),,選擇一種好的負(fù)極材料應(yīng)遵循以下原則:比能量高;相對(duì)鋰電極的電極電位低;充放電反應(yīng)可逆性好;與電解液和粘結(jié)劑的兼容性好;比表面積小(<10m2/g),,真密度高(>2.0g/cm3);嵌鋰過(guò)程中尺寸和機(jī)械穩(wěn)定性好;資源豐富,價(jià)格低廉;在空氣中穩(wěn)定,、無(wú)毒副作用,。
1,、儲(chǔ)氫合金
氫是自然界中儲(chǔ)量最大的元素,,也是一種非常清潔的能源。儲(chǔ)氫合金所存儲(chǔ)的氫的密度比液態(tài)氫大得多(液氫的密度為4.2×1022大氣壓/厘米3,,而LaNi5的氫密度為6.2×1022大氣壓/厘米3),,并且釋放氫時(shí)所需的能量很小。
2,、儲(chǔ)氫合金應(yīng)用要求
儲(chǔ)氫合金的工作壓力很低,,操作簡(jiǎn)單安全可靠。研發(fā)中的儲(chǔ)氫合金體系有AB5型混合稀土合金,、AB2型Laves相合金,、AB型鈦鐵系合金、A2B型Mg–Ni系合金和釩基固溶體合金等,。儲(chǔ)氫合金與氣體氫發(fā)生反應(yīng)時(shí)生成金屬氫化合物,,大量的氫以固態(tài)形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫合金中,。儲(chǔ)氫合金的吸氫與放氫,實(shí)際上就是金屬氫化物的形成與分解,。
3,、儲(chǔ)氫合金的基本特征是:能可逆地大量吸氫和放氫,伴隨著吸(放)氫過(guò)程出現(xiàn)放(吸)熱效應(yīng),,對(duì)氫能選擇性地吸收,,吸放氫的平衡壓力隨溫度急劇變化。
4,、儲(chǔ)氫合金可用于鎳–氫化合物電池,、氫的儲(chǔ)存和凈化、氫同位素分離,、氫氣回收,、熱泵、制冷等,。
儲(chǔ)能材料,具有能量?jī)?chǔ)存特性的材料,。
它不僅能存儲(chǔ)能量,,并且能使能量轉(zhuǎn)化,以供需用,。最常見(jiàn)的儲(chǔ)能材料有儲(chǔ)氫合金和用于一次電池(即原電池,,放電后不能復(fù)原使用)、二次電池(即蓄電池,,放電后可重新充電復(fù)原反復(fù)使用)的材料,。
常見(jiàn)的一次電池有鋅–二氧化錳電池、鋅–電池,、鋅–氧化銀電池和鋰電池等,。
常見(jiàn)的二次電池為鉛–酸電池、鎳–鎘電池,、鎳–鋅電池和鎳–氫化合物電池,、鈉–硫電池、鋰離子電池等,。
儲(chǔ)氫合金及其應(yīng)用
氫是自然界中儲(chǔ)量最大的元素,,也是一種非常清潔的能源。儲(chǔ)氫合金所存儲(chǔ)的氫的密度比液態(tài)氫大得多(液氫的密度為4.2×1022大氣壓/厘米3,,而LaNi5的氫密度為6.2×1022大氣壓/厘米3),,并且釋放氫時(shí)所需的能量很小。
儲(chǔ)氫合金的工作壓力很低,,操作簡(jiǎn)單安全可靠,。研發(fā)中的儲(chǔ)氫合金體系有AB5型混合稀土合金,、AB2型Laves相合金、AB型鈦鐵系合金,、A2B型Mg–Ni系合金和釩基固溶體合金等,。
儲(chǔ)氫合金與氣體氫發(fā)生反應(yīng)時(shí)生成金屬氫化合物,大量的氫以固態(tài)形式儲(chǔ)存于儲(chǔ)氫合金中,。
儲(chǔ)氫合金的吸氫與放氫,實(shí)際上就是金屬氫化物的形成與分解,。
儲(chǔ)氫合金的基本特征是:能可逆地大量吸氫和放氫,,伴隨著吸(放)氫過(guò)程出現(xiàn)放(吸)熱效應(yīng),對(duì)氫能選擇性地吸收,,吸放氫的平衡壓力隨溫度急劇變化,。
儲(chǔ)氫合金可用于鎳–氫化合物電池、氫的儲(chǔ)存和凈化,、氫同位素分離,、氫氣回收、熱泵,、制冷等,。
在儲(chǔ)能方面儲(chǔ)氫合金的應(yīng)用主要有以下兩方面:①鎳–金屬氫化合物電池材料。這是一種以儲(chǔ)氫合金作為負(fù)極材料的新型二次電池,,其能量密度比鎳–鎘電池高1.5~2.0倍,,且無(wú)鎘的污染環(huán)境問(wèn)題。所以,,作為鎳–鎘電池的替代電池,,已廣泛應(yīng)用作各種便攜式電子器具、移動(dòng)通信,、計(jì)算機(jī)等的電源,。在各種儲(chǔ)氫合金中,AB5型混合稀土合金具有優(yōu)良的性能價(jià)格比,,作為負(fù)極材料廣泛應(yīng)用于鎳–金屬氫化合物電池,。
②氫燃料儲(chǔ)存器材料。氫的熱值高,,易點(diǎn)燃,,燃燒時(shí)無(wú)有害氣體和灰渣產(chǎn)生,是理想的環(huán)保能源之一,。
由于燃油汽車對(duì)都市環(huán)境造成危害,,因而氫燃料汽車的發(fā)展備受重視。AB5型混合稀土合金是廣泛應(yīng)用的儲(chǔ)氫材料,,為提高其性能,,對(duì)其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化不斷地開展著研究,。
鋰電池與鋰離子電池材料
作為一次電池的鋰電池,是一種以鋰作為負(fù)極活性物質(zhì)的化學(xué)電池,。由于金屬鋰的電極電位最負(fù)(?3.03伏),,并且鋰的密度很小,鋰電池具有很高的能量密度,,它是高能電池的重要品種,。自20世紀(jì)70年代以來(lái),以金屬鋰為負(fù)極的各種高比能鋰一次電池相繼問(wèn)世,,獲得了廣泛應(yīng)用,。
其中以層狀化合物γ·β二氧化錳作正極,以鋰作負(fù)極和以有機(jī)電解液構(gòu)成的鋰電池獲得最廣泛的應(yīng)用,。它是照相機(jī),、電子手表、計(jì)算器等各種具有存儲(chǔ)功能電子器件或裝置的理想電源,。此外,,還開發(fā)出鋰–聚氟化碳電池、鋰–二氧化硫電池,、鋰–硫化銅電池,、鋰–碘電池等。鋰離子電池為二次電池,,其原理為電池充電時(shí)鋰離子從正極脫嵌,,通過(guò)電解質(zhì)和隔膜,嵌入負(fù)極中,,反之當(dāng)電池放電時(shí)鋰離子又從負(fù)極中脫嵌,,通過(guò)電解質(zhì)和隔膜,重新嵌入到正極中,。
由于鋰離子在正負(fù)極中有固定的空間和位置,,因此,電池有很好的可逆性,,其電容量大并且具有長(zhǎng)循環(huán)壽命和安全性,。鋰離子電池的正極材料包括氧化鈷鋰(LiCoO2)、氧化鎳鋰(LiNiO2),、氧化錳鋰(LiMn2O4)等材料,。而負(fù)極材料為碳材料。作為正極材料的導(dǎo)電聚合物的研究也受到重視,。電解質(zhì)的作用為在電池的正負(fù)極間形成良好的離子導(dǎo)電通道,。
常用的電解質(zhì)是由有機(jī)溶劑和鋰鹽構(gòu)成的。
聚合物電解質(zhì)是目前很重要的研發(fā)方向,因它有利于實(shí)現(xiàn)電池的小型化,。自1990年鋰離子電池問(wèn)世以來(lái)發(fā)展迅猛,,它能滿足移動(dòng)通信、筆記本電腦等對(duì)電源小型化,、輕量化,、工作時(shí)間長(zhǎng)和對(duì)環(huán)境無(wú)污染的要求。鈉–硫電池材料 這是一種新型高溫固體電解質(zhì)二次電池,,其負(fù)極和正極分別為熔融的金屬鈉和硫,,其電解質(zhì)為β–氧化鋁。鈉–硫電池的工作溫度為300~350℃,,理論比能量很高(790瓦·時(shí)/千克),,充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)(900次),并且電池所用的原材料豐富,,成本低。
此種電池很受重視,,目前仍處于研發(fā)中,,以期用于電動(dòng)汽車的動(dòng)力源等。
最早的夜光材料是使用硫化鋅,。硫化鋅本身不發(fā)光,只是具有磷光特性,,即在陽(yáng)光或燈光照射后得到激發(fā),,持續(xù)發(fā)一定時(shí)間的光。但是硫化鋅的衰減速度很快,,在黑暗中一會(huì)兒就沒(méi)有光亮了,。這種硫化鋅是無(wú)輻射危害的。1898年,,居里夫人發(fā)現(xiàn)了放射性元素鐳,。當(dāng)時(shí)人們發(fā)現(xiàn),如果將鐳和硫化鋅混合,,那么硫化鋅就會(huì)自己發(fā)光,,不再需要陽(yáng)光或燈光照射也能得到激發(fā)。
這樣,,這種“跨時(shí)代”的夜光材料開始迅速普及,。
從1930年代起,鐘表上使用的夜光基本都是這種材料,。如果使用鐳作為夜光材料,,那必定對(duì)人體有害。
儲(chǔ)能材料是利用物質(zhì)發(fā)生物理或者化學(xué)變化來(lái)儲(chǔ)存能量的功能性材料,,它所儲(chǔ)存的能量可以是電能,、機(jī)械能、化學(xué)能和熱能,,也可以是其他形式的能量,。
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