《能源材料-新型二次电池材料》
新能源材料简介PPT课件
人造卫星上的太阳能电池
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• 西班牙塞维利亚太阳能发 电站—欧洲最大的太阳能 电站，可供18万户使用， 每年减排60万吨CO2
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•槽式太阳能
•蝶式太阳能
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• 通过光电转化将太阳辐射能转化为电能加以利用是 太阳能利用中最活跃的研究领域。
• 目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类 的矿物能源为主，不但严重破坏生态环境，而且矿 物能源不可再生，能源枯竭已成为共识。
煤炭开采
海上石油开采平台
严重的生态破坏
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• 生态环境严重破坏：
➢ 1952年12月，伦敦烟雾； ➢ 酸雨； ➢ 河流干涸；
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• 巨大的能源危机：
➢ 已开采800亿吨石油，按现在的开采速度， 地球上已探明 的1770亿吨石油储量仅够开采50年;
• 我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率 不高，能源结构也不合理。
➢ 2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国 的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；
➢ 2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力 涡轮机，成为世界最大的风能生产国。
➢ 尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只 占据中国电力消耗总量的1% 。
• 主题馆屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世 界最大的单体面积太阳能屋面，年发电量280万度， 每年减排二氧化碳2800吨，节约标准煤1000多吨。
世博中国馆
世博主题馆
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• 2011年5月，世界首架无污染太阳能飞机进行跨国 飞行(从瑞士飞抵布鲁塞尔需13小时)，飞行高度可 达8700米，平均飞行速度为70-120公里/小时。
二次电池(新型电池)【精编选择27题】
——常常常常常常常常常常常常常常常常常常常常27常常1.“天宫一号”飞行器在太空工作期间必须有源源不断的电源供应．其供电原理是：白天太阳能帆板发电，将一部分电量直接供给天宫一号，另一部分电量储存在镍氢电池里，供黑夜时使用．如图为镍氢电池构造示意图(氢化物电极为储氢金属，可看做H2直接参加反应).下列说法正确的是()A. 充电时阴极区电解质溶液pH降低B. 在使用过程中此电池要不断补充水C. 放电时NiOOH在电极上发生氧化反应D. 充电时阳极反应为：Ni(OH)2−e−+OH−=NiOOH+H2O2.NaClO2(亚氯酸钠)是常用的消毒剂和漂白剂，工业上可采用电解法制备，工作原理如图所示。
下列叙述正确的是A. 若直流电源为铅蓄电池，则b极为PbB. 阳极反应式为ClO2+e−=ClO2−C. 交换膜左侧NaOH的物质的量不变，气体X为Cl2D. 制备18.1g NaClO2时理论上有0.2mol Na+由交换膜左侧向右侧迁移3.高铁电池是以高铁酸盐(K2FeO4、BaFeO4等)为材料的新型可充电电池，这种电池能量密度大、体积小、重量轻、污染低。
电池的总反应为：3Zn+2FeO42−+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH−.上右图是高铁电池与普通的高能碱性电池的使用电压对比。
下列有关高铁电池的判断不正确的是()A. 放电过程中正极区域电解液pH升高B. 高铁电池比高能碱性电池电压稳定，放电时间长C. 充电时，每转移3mol电子，则有1molFe(OH)3被氧化D. 放电时负极反应式为：Zn+2H2O+2e−=Zn(OH)2+2H+4. 如图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，电解质是H 2SO 4溶液。
已知放电时电池反应为：Pb +PbO 2+4H ++2SO 42−=2PbSO 4+2H 2O 。
下列有关说法正确的是( ) A. K 与N 相接时，能量由电能转化为化学能B. K 与N 相接时，Pb 上发生反应为：Pb −2e −=Pb 2+C. K 与M 连接时，所用电源的a 极为负极D. K 与M 连接时，PbO 2上发生反应为：PbO 2+4e −+4H ++SO 42−=PbSO 4+2H 2O5. 中国企业华为宣布：利用锂离子能在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出石墨烯电池，电池反应式为Li x C 6+Li 1−x CoO 2 C 6+LiCoO 2，其工作原理如图。
新能源材料简介
太阳能电池
光伏效应示意图
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•P型半导体
•N型半导体
• 全球最大规模的光伏太阳能发电
项目—鄂尔多斯市政府与美国
first solar公司共建2000兆瓦 太阳能光伏发电厂
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• 世博中国馆、主题馆，世博中心、演艺中心等永久 建筑的屋顶和玻璃幕墙上安装总装机容量超过4.68 兆瓦的太阳能电池，每年能减排二氧化碳4000吨。 • 主题馆屋面太阳能板面积达3万多平方米，是目前世 界最大的单体面积太阳能屋面，年发电量280万度， 每年减排二氧化碳2800吨，节约标准煤1000多吨。
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• 我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用 率不高，能源结构也不合理。
2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超过了德国 的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦； 2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力 涡轮机，成为世界最大的风能生产国。 尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只 占据中国电力消耗总量的1% 。
Hydrogen on Octahedral Sites
氢原子在合金化合物中的占位：(a)四面体；(b)八面体
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• 储氢合金可储存比其体积大 1000-1300 倍的氢，而 且合金中存储的氢结合力较弱，当金属氢化物受热 时又可释放氢气。
Hydrቤተ መጻሕፍቲ ባይዱgen storage capacity (wt%)
• 仅2000年，日本就销售了4亿多只Li电池。
移动电话Li电池
数码相机Li电池
笔记本Li电池
40
谢谢
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高原用的GdTe太阳电池
太空站上的GaAs太阳电池
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纳米太阳电池
• 纳米太阳电池(简称NPC电池)是一种由镀有透明导电 膜的导电玻璃、多孔纳米TiO2、染料光敏化剂、固体 电解质膜以及铂电极组成的一种光电化学式电池。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文
《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的不断进步，能源存储技术已成为现代社会发展的关键。
其中，锂二次电池以其高能量密度、长寿命和环保等优势，在便携式电子设备、电动汽车和电网储能等领域中占据了主导地位。
然而，传统的液态电解质锂二次电池存在安全隐患，如漏液、燃烧和爆炸等。
因此，新型固态化锂二次电池的研究与开发成为了当前的重要课题。
本文旨在研究新型固态化锂二次电池及相关材料的制备方法和性能。
二、新型固态化锂二次电池材料（一）正极材料新型固态化锂二次电池的正极材料主要为富含锂的复合氧化物，如三元材料（NCM）、富锂铁磷酸盐（LFP）等。
这些材料具有高能量密度、环保无毒、循环寿命长等优点。
（二）负极材料负极材料是固态化锂二次电池的重要组成部分，主要采用硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
这些材料具有高比容量和良好的循环稳定性。
（三）固态电解质相较于传统的液态电解质，固态电解质具有更高的安全性和更长的使用寿命。
目前研究较多的固态电解质材料包括硫化物、氧化物和聚合物等。
三、制备方法（一）正极材料的制备正极材料的制备通常采用固相法、溶胶凝胶法、共沉淀法等方法。
其中，溶胶凝胶法具有制备过程简单、产物粒径均匀等优点。
（二）负极材料的制备负极材料的制备方法主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、机械研磨法等。
其中，机械研磨法工艺简单，适用于大规模生产。
（三）固态电解质的制备固态电解质的制备通常采用薄膜沉积法、陶瓷法等方法。
薄膜沉积法适用于制备薄层固态电解质，陶瓷法则可制备块状固态电解质。
四、性能研究（一）电化学性能新型固态化锂二次电池的电化学性能主要包括比容量、充放电循环稳定性、倍率性能等。
通过优化正负极材料和固态电解质的组成和结构，可有效提高电池的电化学性能。
（二）安全性能与传统液态电解质相比，新型固态化锂二次电池在安全性能方面具有明显优势。
其内部不会出现漏液、燃烧和爆炸等现象，为实际应用提供了安全保障。
《2024年新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》范文
《新型固态化锂二次电池及相关材料的制备与性能研究》篇一一、引言随着科技的发展和人类对能源需求的日益增长，新型电池技术的研究与开发显得尤为重要。
作为现代社会主要的能量来源，二次电池已经成为科技发展中不可或缺的一环。
尤其是固态化锂二次电池，凭借其高能量密度、高安全性和长寿命等特点，成为当下研究的重要领域。
本论文将对新型固态化锂二次电池及其相关材料的制备与性能进行深入研究。
二、新型固态化锂二次电池的概述新型固态化锂二次电池是一种以固态电解质替代传统液态电解质的二次电池。
其优点在于固态电解质具有更高的安全性和更长的寿命，同时也能有效防止电池内部的短路和泄漏。
此外，固态电池在高温和高倍率放电方面也有着良好的性能。
三、相关材料的制备1. 固态电解质的制备固态电解质是新型固态化锂二次电池的关键组成部分。
本论文将研究不同材料的固态电解质制备方法，包括硫化物、氧化物、聚合物等材料体系，探讨不同材料的性能和特点，寻找最优的电解质材料。
制备方法包括溶胶凝胶法、共沉淀法、物理气相沉积法等。
通过对制备过程的温度、压力、时间等参数进行控制，可以得到性能良好的固态电解质。
2. 正负极材料的制备正负极材料是新型固态化锂二次电池的重要组成部分。
我们将研究锂化物、氧化物、硫化物等材料的制备方法和性能，寻找最优的正负极材料。
制备方法主要包括化学气相沉积法、球磨法等。
对于每种材料，我们都将探讨其合成条件、结构和性能，并尝试通过元素掺杂等方法优化其电化学性能。
四、性能研究我们将对新型固态化锂二次电池的电化学性能进行深入研究，包括充放电性能、循环稳定性、倍率性能等。
通过与传统的液态电解质二次电池进行对比，分析固态化锂二次电池的优点和潜在问题。
此外，我们还将研究固态电解质与正负极材料之间的界面性质，以及界面性质对电池性能的影响。
这将有助于我们更好地理解新型固态化锂二次电池的工作原理和性能特点。
五、结论与展望通过本论文的研究，我们将得到一系列性能良好的新型固态化锂二次电池及其相关材料。
二次电源
概述 新型二次电池材料 燃料电池材料
新型二次电池
其中铅酸电池和镉镍电池是早已广泛应用的二次电池， 但是比能量都很低；另外，铅和镉都是有毒金属，对环境 的污染问题严重。
新型的二次电池性能优良，可循环使用，对环境的 污染较小，避免了上述弊病。因此，发展高比能量、无污 染的新型二次电池受到科技界和产业界的重视。
负极材料－储氢合金(MH)
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) 在热碱电解质溶液中合金组分的化学性质相对稳定； (c) 反复充放电过程中合金不易粉化； (d) 合金应有良好的电和热的传导性； (e) 原材料成本低廉。
3）结构 ）
圆柱形Ni／MH电池的结构示意
配位氢化物储氢
碱金属（Li、Na、K）或碱土金属（Mg、Ca ）与第三主族元素(B、Al)形成 储氢容量高 再氢化难(LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180℃ ，8MPa氢压下获得5Fra bibliotek的可逆储放氢容量)
纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河
单壁纳米碳管束TEM照片 多壁纳米碳管TEM照片
1）工作原理 ）
从图可以看出：
利用氢的吸收和释放的电化学可逆反应； 正电极采用氧化镍物质，负电极采用吸收氢的 合金； 电解质由水溶液组成，其主要成分为氢氧化钾。 KOH电解质不仅起离子迁移电荷作用，而且参 与了电极反应。
2） 电极材料 ） 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。 电极充电时Ni(OH)2转变成NiOOH，Ni2+被 氧化成Ni3+ 放电时NiOOH逆变成Ni(OH)2， Ni3+还原成 Ni2+ 。
二次电池材料的设计与制备
二次电池材料的设计与制备随着科技的发展和人们对环保意识的提高，二次电池成为了电动汽车和可再生能源等领域的重要组成部分。
而作为二次电池的核心，材料的设计与制备对于电池的性能和稳定性起着至关重要的作用。
本文将就二次电池材料的设计与制备进行探讨。
首先，二次电池材料的设计需要考虑到电池的容量和循环寿命等关键参数。
目前最常用的正极材料是锂离子电池，其设计需要考虑到锂离子的承载能力和离子传导能力。
研究者通过合适的添加剂和改良工艺，可以提高锂离子的迁移性，从而提高电池的容量和循环寿命。
此外，还可以通过控制锂离子的嵌入/脱嵌反应速率，来提高电池的充放电速度和倍率性能。
在负极材料的设计上，目前主要采用的是石墨材料。
然而，石墨材料在高倍率放电时会产生锂金属离子的析出，从而导致电池内部出现短路和安全隐患。
因此，研究者们提出了多种改进方案，如使用硅基负极材料、涂覆保护层等，来增加负极材料的循环寿命和安全性。
另外，电解质的选择也对电池性能起着重要作用。
传统的有机电解质由于其不稳定性和易燃性，制约了二次电池的发展。
因此，研究者们致力于开发新型无机电解质和固态电解质。
无机电解质具有高离子传导性和优良的热稳定性，但其电化学稳定性和机械性能有待提高。
固态电解质具有优良的安全性和稳定性，但其离子传导性相对较低，需要进一步研究和改进。
最后，关于二次电池材料的制备，主要有两种方法：物理法和化学法。
物理法包括机械合成、半固化法、模板法等，可以得到较纯的材料。
而化学法主要是通过溶胶-凝胶法、水热法、高温固相法等，可以得到具有更好结晶性和更均匀分布的材料。
在制备过程中，还可以通过调节反应条件、添加助剂等手段，来改善材料的结构和电化学性能。
总之，二次电池材料的设计与制备是二次电池领域中的重要研究课题。
通过合适的材料设计和制备方法，可以提高电池的性能和循环寿命，降低电池的成本和安全风险。
未来，随着科学技术的不断进步和对环保要求的提高，二次电池材料的设计与制备将会得到更多的关注和突破。
新型镁二次电池电极材料及其应用的制作流程
本技术公开了一种具有特定颗粒尺寸的镁二次电池电极材料及其制备方法。
其化学式为MgxLiyTizOw(0.5＜x＜2，0＜y≤1/3,5/3≤z＜2,4≤w＜5)。
将该据此技术制得的材料应用于镁离子电池，电池具有充放电容量高，循环稳定性好，倍率性能好的优点。
权利要求书1.一种钛酸锂镁，其化学式为MgxLiyTizOw，其中，0.5＜x＜2，0＜y≤1/3,5/3≤z＜2,4≤w＜5，其粒径分布在20-200nm之间，并且通过以下步骤制备：将锂源、镁源、钛源及表面活性剂，按照一定的比例制备成共混液，采用旋转蒸发仪将所得溶液旋转蒸发至一定浓度，将粘稠胶体溶液倒入培养皿中，置于烘箱中，蒸干溶剂后，得到白色固体，将固体煅烧得到不同颗粒尺寸的钛酸锂镁；其中，反应溶液中锂源、镁源和钛源的摩尔比为0～1/3:0.5～2:5/3～2；镁源与表面活性剂的摩尔比为100～2000：1；所述表面活性剂选自硬脂酸，十二烷基苯磺酸钠，N,N-二(2-羟基乙基)乙烯二胺，季铵化物，脂肪酸甘油酯，脂肪酸山梨坦，聚山梨酯，(C3H6O-C2H4O)x，卵磷脂中的一种或多种；所述固体的煅烧温度为400－800℃；所述固体的煅烧时间为10-40h；所述锂源选自Li2CO3、LiOH、Li、LiNO3、CH3COOLi、LiCl、LiF中的一种或多种；所述镁源选自MgCO3、Mg(OH)2、Mg、Mg(NO3)2、Mg(CH3COO)24H2O、Mg(C2O4)22H2O、MgCl2中的一种或多种；所述钛源为钛酸四正丁酯、TiSO4、TiCl4、异丙醇钛中的一种或多种。
2.权利要求1所述的钛酸锂镁，其特征在于，所述锂源、镁源和钛源的摩尔比为1/3:1:5/3。
3.权利要求1所述的钛酸锂镁，其特征在于，所述表面活性剂选自硬脂酸、脂肪酸山梨坦、N,N-二(2-羟基乙基)乙烯二胺或(C3H6O-C2H4O)x。
4.权利要求1所述的钛酸锂镁，其特征在于所述锂源选自LiCl。
1.第七章__新能源材料
石油/年 天然气/年
煤/ 年
铀/年
世界
49
57
262
60
中国
23
61
102
30
3.矿物能源面临枯竭 世界化石燃料探明可采储量
煤碳（GT） 1043.86 世界总计 241.0 前苏联 240.56 美国 114.5 中国 90.94 澳大利亚 60.07 德国 69.59 印度 55.33 南非 42.1 波兰 石油（GT） 137.3 世界总计 25.7 沙特 13.4 伊拉克 13.3 科威特 12.7 阿联酋 12.2 伊朗 9.3 委内瑞拉 7.8 前苏联 7.3 墨西哥 3.8 美国 3.3 中国 天然气（TM3） 14. 1 世界总计 5.6 前苏联 2.1 伊朗 0.71 卡塔尔 0.53 阿联酋 0.53 沙特 0.46 美国 0.38 委内瑞拉 阿尔及利亚 0.36 0.34 尼日利亚 0.31 伊拉克 0.17 中国
常用高压氢气瓶
活性炭储氢
活性炭比表面积可达2000m2/g 以上，低温加压可吸附储氢。 活性炭原料易得，吸附储氢和 放氢操作都比较简单。 富勒烯 (C60)和碳纳米管 (CNT) 对氢气具有较强的吸附作用。 单层碳纳米管的吸氢量比活性 炭高，H2的吸附量可达5％-10 ％ (质量分数 )，有望成为新一 代储氢材料。
储氢材料
氢能是人类未来的理想能源。
氢能热值高，如燃烧 1kg氢可发热 1.4×105kJ，相当于 3kg
汽油或4.5kg焦炭的发热量；
资源丰富，地球表面有丰富的水资源，水中含氢量达到
11.1％；
干净、清洁，燃烧后生成水，不产生二次污染；
应用范围广，适应性强，可作为燃料电池发电，也可用于
新型水系二次锌电池正极材料的研究
新型水系二次锌电池正极材料的研究随着能源需求的不断增长和环境保护意识的提高，寻找高效、环保的电池技术成为了科学研究的热点之一。
新型水系二次锌电池作为一种具有广阔应用前景的电池技术，引起了众多研究者的关注。
本文将围绕新型水系二次锌电池正极材料的研究进行探讨。
我们需要了解什么是新型水系二次锌电池。
新型水系二次锌电池是一种利用水系电解液的锌电池，它具有高能量密度、低成本和环保等优点。
在新型水系二次锌电池中，正极材料起到了储存和释放电能的关键作用。
因此，正极材料的研究是新型水系二次锌电池技术发展的重要方向。
研究者们主要关注于开发高性能的正极材料，以提高新型水系二次锌电池的电能储存和释放能力。
传统的锌电池正极材料主要有氧化锌和氢氧化物等，但它们存在着容量低、循环性能差等问题。
因此，研究人员开始探索新型的正极材料。
近年来，一些新型正极材料在新型水系二次锌电池中显示出了良好的性能。
例如，某研究团队开发了一种基于过渡金属氧化物的正极材料。
该材料具有高的比容量和良好的循环性能，能够提供稳定的电能输出。
另外，还有一些基于有机化合物的正极材料也显示出了潜在的应用价值。
这些有机化合物不仅具有高的电导率，还具有较高的比容量和优异的稳定性。
除了开发新型正极材料，改进传统正极材料的性能也是研究者们的重要方向之一。
例如，通过控制氧化锌纳米颗粒的形貌和尺寸，可以提高其电化学性能。
此外，将金属氧化物与多孔材料复合，也可以提高正极材料的比容量和循环性能。
研究者们还在探索新型水系二次锌电池正极材料的机理和性能调控方法。
通过理论计算和实验研究，研究者们可以深入了解正极材料的结构与性能之间的关系，并提出相应的改进策略。
这些研究将为新型水系二次锌电池的实际应用提供有力支撑。
新型水系二次锌电池正极材料的研究是当前电池技术研究的热点之一。
通过开发新型正极材料、改进传统材料性能以及研究机理和性能调控方法，可以提高新型水系二次锌电池的性能和应用前景。
2.材料科学进展新能源材料2
工作原理
2.锂离子电池结构及工作原理
各类锂电池产品
LIB工作原理
锂离子电池是由两 个能可逆的嵌入与脱 嵌的锂离子的化合物 作为正负极构成的二 次电池。充电时,锂离 子从正极中脱嵌, 在负 极中嵌入, 放电时反之。
LIB电池涉及的材料
正极材料； 负极材料； 电解质材料； 聚合物隔膜； 正负极导电添加剂； 正负极活性物质； 电池壳； 密封件； 防爆片
LIB电池负极材料
1、金属锂 解决金属锂负极不稳定的方法： 1）寻找新的负极材料； 2）采用聚合物电解质避免Li与有机溶剂反应； 3）改进有机电解液配方。
LIB电池负极材料
2、锂合金 • 各种常见锂合金材料：LiAl, LiPd, LiSn, LiBi, LiIn, LiAlFe, LiAlB, LiSi等。
2、有机太阳电池 3、光化学太阳电池
太阳能电池材料
电池种类
单晶硅 多晶硅 硅多晶薄膜 非晶硅 GaAs CdS/CdTe 硒镓铟铜
转换效率（%）
24 19 12 10 30 15 14
太阳能电池材料
空间电源系统的面积 随太阳能电池转换效 率的提高而不断减小
DJ:GaInP/GaAs/Ge
太阳能电池材料
LIB电池正极材料
LIB电池正极 材料不仅作为电 极材料参加电化 学反应，而且可 作为离子源。大 多为含锂的过渡 族金属化合物。
LIB电池正极材料及其放电电位
LIB电池正极材料
三种主要的LIB电池正极材料LiCoO2, LiNiO2和 LiMn2O4的性能对比
理论比 密度 实际比容 量 容量 （mAh/g) （mAh/g) (g/cm3)
锂离子电池
笔记本电脑及其锂离子电池
磷酸铝铁电池-概述说明以及解释
磷酸铝铁电池-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磷酸铝铁电池是一种新型的二次电池，其正极材料为磷酸铁锂，负极材料为石墨或金属铝。
相比于传统的铅酸电池和锂离子电池，磷酸铝铁电池具有更高的安全性、更长的寿命和更大的容量。
这使得磷酸铝铁电池在能源领域中具有广泛的应用前景。
磷酸铝铁电池的工作原理是通过电极材料之间的离子迁移来实现电能的转换和储存。
在放电过程中，负极的金属铝被氧化成铝离子，并释放出电子，而正极的磷酸铁锂则被还原成铁离子。
铝离子和铁离子通过电解质相互传递，形成电流，供应外部电子器件使用。
而在充电过程中，电流方向反转，铝离子和铁离子被还原回金属铝和磷酸铁锂，同时通过外部电源输入电能，完成电池的再充电。
这个过程是可逆的，因此磷酸铝铁电池可以多次循环使用。
磷酸铝铁电池的优点主要体现在以下几个方面。
首先，相比于传统的铅酸电池，磷酸铝铁电池具有更高的能量密度，可以提供更长的使用时间。
其次，磷酸铝铁电池具有更好的安全性能，不会发生严重的热失控和爆炸等事故。
同时，磷酸铝铁电池具有更长的寿命，可以进行更多次的循环充放电。
此外，磷酸铝铁电池还具备快速充电和放电的能力，可以快速满足用户的需求。
在应用方面，磷酸铝铁电池被广泛用于电动汽车、储能系统、电力网配电设备等领域，成为清洁能源领域的重要组成部分。
综上所述，磷酸铝铁电池作为一种新型的二次电池，具有高能量密度、安全性强、寿命长、快速充放电等诸多优点。
随着清洁能源的不断发展和需求的增加，磷酸铝铁电池有着广阔的应用前景。
未来的研究和发展将进一步提高其性能，并推动其在能源领域的广泛应用。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容：文章结构部分是文章目录的一部分，用于介绍整篇文章的结构和内容安排。
本文将按照以下结构进行论述。
引言部分包括概述、文章结构和目的。
2. 正文部分主要包括磷酸铝铁电池的原理和优点以及其应用。
2.1 磷酸铝铁电池的原理：详细介绍磷酸铝铁电池的工作原理，包括其电化学反应、电池的组成部分和工作过程等。
氧化锌氧化镍 电池
氧化锌氧化镍电池1. 介绍氧化锌氧化镍电池是一种新型的二次电池，利用氧化锌和氧化镍之间的氧化还原反应来储存和释放电能。
它具有高能量密度、长寿命和环保等优点，被广泛应用于电动车、储能系统和可再生能源等领域。
2. 工作原理氧化锌氧化镍电池的工作原理基于氧化锌和氧化镍之间的氧化还原反应。
在放电过程中，氧化锌（ZnO）被还原为锌（Zn），同时氧化镍（NiO）被氧化为氧化镍（Ni2O3）。
反应方程式如下：ZnO + 2NiO -> Zn + Ni2O3在充电过程中，锌被氧化为氧化锌，同时氧化镍被还原为氧化镍。
反应方程式如下：Zn + Ni2O3 -> ZnO + 2NiO通过反复充放电过程，氧化锌氧化镍电池可以实现电能的储存和释放。
3. 结构和材料氧化锌氧化镍电池的结构包括正极、负极、电解质和隔膜。
正极由氧化镍材料制成，负极由氧化锌材料制成。
电解质通常采用碱性溶液，如氢氧化钠溶液。
隔膜用于隔离正负极，防止短路。
4. 特性和性能4.1 高能量密度氧化锌氧化镍电池具有较高的能量密度，可以储存大量的电能。
这使得它在电动车和储能系统等领域具有广泛的应用前景。
4.2 长寿命相比其他二次电池，氧化锌氧化镍电池具有较长的寿命。
这是由于氧化锌和氧化镍之间的氧化还原反应具有较高的反应速率和较好的循环稳定性。
4.3 环保氧化锌氧化镍电池采用无毒材料，不含有害物质，对环境友好。
在使用过程中，它不会产生有害气体和废液，对环境污染较小。
5. 应用领域氧化锌氧化镍电池在以下领域有广泛的应用：5.1 电动车氧化锌氧化镍电池具有高能量密度和长寿命，适用于电动车的动力储存。
它可以提供持久的电力支持，并且充电时间短，可以满足长途驾驶的需求。
5.2 储能系统氧化锌氧化镍电池可以作为储能系统的核心部件，用于储存太阳能和风能等可再生能源。
它可以将电能储存起来，以备不时之需。
5.3 可再生能源氧化锌氧化镍电池可以与太阳能电池板和风力发电机等可再生能源设备配合使用，将可再生能源转化为电能并储存起来。
新能源材料PPT课件
节约能源、提高效率、使用新能源、保护环境 刻不容缓！
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新能源与新能源材料
人 类
➢ 太阳能 ➢ 风能
需
➢ 海洋能
要 ➢ 氢能
新
➢ 生物质能
能 源
➢ 地热 ➢ 核能
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太阳能
• 地球每年接受太阳的总能量为1.8×1018kWh，相当 于全球能耗的1.2万倍，无污染，是永久性能源。
• 能源是社会经济建设和提高人民生活
水平的重要物质基础之一。
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能源的分类
一
级
能
源 二级 能源
太
阳
第一类能源
辐
（来自地球以外） 射
能
煤，石油，油页岩，天然气，草 木燃料，沼气和其它由于光和作 用而固定下来的太阳能。 风，流水，海流，波浪海洋热能 ，直接太阳能
宇宙射线，流星和其它星际物质带进地球 大气的能量
后生成二氧化碳和水，不
污染空气，不危害人类健
康，并可以大大减少垃圾
的数量。
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地热能
• 从直接利用地热的规模 来说，最常用的是地热水淋 浴，占总利用量的1/3以上， 其次是地热水养殖和种植约 占20%，地热采暖约占13%， 地热能工业利用约占2%。 利用地热能，占地很少，无 废渣、粉尘污染，用后的弃 （尾）水既可综合利用，又 可回注到地下储层，达到增 加压力、保护储层、保护地 热资源的双重目的。
治疗等等。
• 核聚变装置对材料要求十分苛刻，
如耐中子辐射、耐高温和抗氢脆等
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能源材料
• 广义上讲，在使用能源的过程中发挥作 用的材料都是能源材料。
• 新能源材料： 1）新型二次电池材料； 2）太阳电池材料； 3）燃料电池材料； 4）其他材料：超导材料，核材料
1什么是能源材料
1什么是新能源材料？答：新能源材料是指那些正在发展的,可能支撑新能源系统的建立,满足各种新能源及节能技术所要求的一类材料,诸如太阳电池材料、储氢材料、燃料电池材料、核能材料、热电转换材料等。
2为什么要发展新型能源材料？答：(1) 人类社会对能源的需求不断增加。
(2)能源结构发生变化(3) 能源应用形态有所改变(4) 矿物能源面临枯竭，矿物燃烧造成环境污染。
（5）提高效率,降低成本（6）信息技术的发展要求电池小型化、轻型化、长的服务时间和工作寿命。
环境保护的呼声愈来愈高。
(无毒、无污染)天然能源(石油、煤)在不断消耗。
航天领域(如卫星用电)和现代化武器(军事通信设备)对轻质高能二次电池的需求迫切。
3举例说明新型能源材料的应用前景1.新型二次电池，储氢材料及金属氢化物镍电池;锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子电池;聚合物电解质锂离子电池。
在小型便携式电子器件中获得了广泛应用,在电动工具、电动车、照相机、手机、笔记本电脑等各种电子器件中也正在逐步得到应用。
2.锂电池的应用，航空航天卫星上采用的电源电动飞机电动汽车,•燃料电池发电燃料电池用于笔记本电脑，燃料电池用于电动汽车，AIP燃料电池在舰艇上的应用4什么是形状记忆效应答：具有一定初始形状的固体材料，在某一低温状态下经过塑性形变后（另一形状），通过加热到这种材料固有的某一临界温度以上时，材料又恢复初始形状的效应。
材料在外力加载过程中，应变随应力增加，将此材料在一定温度下加热，则残余应变降为零，材料全部恢复原状。
5形状记忆合金，形状记忆高分子的记忆原理是什么答：形状记忆高分子有固定相和可你相构成，固定相的作用是初始形状的记忆和恢复，第二次变形和固定则是由可逆相来完成。
将材料加热使成型以后，再施加外力变形，然后冷却，冻结在变形态，经受热刺激后即可恢复原形。
形状记忆合金：材料在外力加载过程中，应变随应力增加，产生弹性形变，卸载时，将此材料在一定温度下加热，则残余应变降为零，材料全部恢复原状。
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长期不用的电池保存和恢复方法
镍镉电池和镍氢电池特性不同，保存方法不同。 镍镉电池应将电用完保存，所以一般新镍镉电池是 基本没有电的，需要自己来充。采用正确的充电方 法，大概需要充放3－5次才能将电池恢复到最佳状 态。 镍氢电池要长期保存前，应该充电到80％左右保存。 因此新的镍氢电池有一些电，因为厂家已经预充电， 防止运输周转时间太长电池受到影响。长期保存的 镍氢电池用的时候，先将余电用完，再用正确方法 充放2－3次就可以恢复到最佳状态。
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Mn2O4构成的尖晶石基本框架
空位形成的三维网络，成为Li+离子的输运通道。 利于Li+离子脱嵌。 23
3．锂离子电池工作原理
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4．锂离子电池电极反应
充电
正极反应:LiCoO2
放电
Li1-xCoO2+xLi++xe充电 放电 充电
负极反应:6C+xLi++xe-
LixC6
电池反应:6C+LiCoO2 放电
层状化合物LiCoO2的合成，发现石墨可插入锂离 子生成石墨层间化合物LixC6。 1991年由日本SONY公司生产出以LiCoO2为正极材 料，碳黑为负极材料的商业化锂离子电池。
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层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等）
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尖晶石结构材料
氧离子立方密堆积排列，Li+占据四面体位置，Mn3+/Mn4+ 占据八面体位置。
1/2H2 + OH- H2O + e1/2H2 + NiOOH Ni(OH)2 2OH- 2e- + 1/2O2 +H2O 2H2O + 2e- 2OH- + H2 氧氢化学复合 1/2O2 + H2 H2O 不发生 H2O + e- OH- +1/2H2 1/2H2 + OH- e- + H2O 不产生
另一种方法是用某些金属或合金来储存氢。
氢有一个奇持的性质，它会与某些过渡金属或合金形成金属氢化 物，如1体积胶状Rh能吸收2900体积氢气。储氢合金的共同特点 是在低温低压下能够可逆地吸收、释放氢。（当温度升高或体系 氢压降低时，它们就放出氢）具有储存量高、可逆、安全等优点。
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储氢合金材料 AB5: LiNi5, MnNi5, CaNi5, AB2: ZrMn2, TiCr2, ZrV2, ZrMn2, AB: TiFe,TiCo, TiNi A2B: Mg2Ni, Mg2Cu
于实验室作为常用电源，还广泛用于飞机、拖拉机、坦克的
照明光源。
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铅蓄电池的电极反应
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发展中的新型二次电池
镍氢电池
锂离子电池
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1.3 金属氢化物镍电池
镍氢电池是新型的二 次电池，以氢氧化镍 作为正极，储氢合金 作为负极，氢氧化钾 溶液做电解液。无论 它的独特外形还是高 达4MPa的内部压力都 使人感到新奇。
Li1-xCoO2+ LixC6
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5．锂离子电池的组成
正极
LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn 2 O 4 等
电池
负极
人造石墨系列、天然石墨系列、 焦炭系列等
电解质
有机溶剂电解质（液态） 聚合物电解质（固态、凝胶）
-0.829 -0.829 0
镍氢电池设计 时，容量由正 极限制的，负 极容量设计过 剩，保证过充 电时候，电池 的内压不会有 明显升高。
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镍氢电池的优、缺点
它的初始成本较高，有爆炸的可能性。 这种电池的突出优点是循环寿命长，1977年起 在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。电 池自放电速度较大。它承受过充电和过放电的 能力很强。 绿色电池。 镍氢电池的前景十分乐观，最终将在航天领域 取代镉镍电池。
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3种工作状态：正常工作状态、过充电状态和过放电状态。
表：镍氢电池的电极反应及对应的标准电位 工作状态 镍电极 正常 氢电极 总反应 镍电极 过充电 氢电极 电池反应 总反应 镍电极 过放电 (反极) 氢电极 总反应 电 极 反 应
NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-
E(V) +0.490 -0.820 1.319 +0.401 -0.829 ＋1.23
新型二次电池材料
第1章 新型二次电池概述 第2章 金属氢化物镍电池材料 第3章 锂离子电池材料
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第1章
新型二次电池概述
电池是一种利用电化学的氧化-还原反应，进行化学能------
电能之间转换的储能装置。
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电池的应用
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一次电池只能放电一次。 二次电池可反复充放电循环使用，可充电电池。
锌锰干电池
一次电池 电池
银锌纽扣电池 锂原电池
铅酸电池二次电池来自镍氢电池锂离子电池
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1800年伏打首先制成了伏打电池。
1836年英国化学家发明了古典原电池。 1865年法国化学家发明了第—个干电池。
现代的干电池不过是其改进。
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1.1 锌锰干电池
锌锰干电池结构图
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1.2 铅蓄电池
电池组成： 由金属铅板(负极)和紧附着二氧化铅的铅板(正 极)浸入30％（密度为1.2—1.3 g/cm3）的硫酸水溶液所组成。 铅蓄电池充电后电压可达2.2伏；放电后电压下降，当电压 降至l.25伏时(这时溶液密度为1.05 g/cm3 ) 不能再使用，必须 充电。铅蓄电池用于汽车、小型电动机车作为启动电源，用
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1.4 锂离子电池
锂是自然界最轻的金属元素， 具有最低的电负性（3.045V）。选择适当的正极 与之匹配，可以获得较高的 电动势，具有最高的比能量 (单位重量电极物质所能放出 的能量)。 锂遇水会发生剧烈反应，应 选用非水电解质溶液。
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1．锂离子电池结构示意图
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2．设计思想
80年代，提出了“摇椅式”锂离子二次电池的概 念。提出电池的正、负极材料采用可以储存和交换锂 离子的材料，利用充放电时，锂离子的来回移动进行 能量交换。
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镍氢电池由氢氧化镍正极，储氢合金负极，隔膜纸，电解液，钢 壳，顶盖，密封圈等组成。在圆柱形电池中，正负极用隔膜纸分 开卷绕在一起，然后密封在钢壳中的。在方形电池中，正负极由 隔膜纸分开后叠成层状密封在钢壳中。
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镍氢电池的电极反应
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氢的储存方法 一种方法是高压下液化为液氢。
在常压下，氢气必须降温至-252度才能变成液体，这种方法成本 高，而且储存液氢要有极好的绝热设备—托瓦瓶。液氢易逸散渗 漏，会酿成严重火灾和爆炸事故。