胡军-电工新材料技术及应用进展.pdf

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1、电工新材料技术及应用进展电机系高压所胡军2012年6月提纲储能相关材料电池相关材料超级电容材料电磁量测相关材料巨磁阻效应材料电光效应材料其它新材料LED照明材料高温超导材料非晶合金材料输电导线材料提纲储能相关材料电池相关材料超级电容材料电磁量测相关材料巨磁阻效应材料电光效应材料其它新材料LED照明材料高温超导材料非晶合金材料输电导线材料储能相关材料典型的储能方式？机械储能抽水蓄能压缩空气飞轮储能电磁储能普通电容超级电容超导储能储能相关材料典型的储能方式？铅酸电池镍氢/镉锂离子/磷酸铁锂化学储能燃料电池钠硫电池液流电池储能相关材料储能系统的关键性能参数？储能效

2、率能转换速率量（充放电时间）密度自损耗（自放电）循环寿命安全性功率密度储能相关材料储能系统性能对社会发展具有决定性影响丰田是全球首个将混合日产发布的全电动车型比亚迪双模电动汽车上海公交系统采用动力技术实现于汽车并LEAF，绝对“0”排放！F3DM、纯电动汽车e6，超级电容作为动力批量生产的厂家（在传动力单元是一个锂离子采用磷酸铁锂型锂离子的电动公交车，在统发动机基础上，加入电池组，通过电动马达电池。进站过程完成充电。镍氢电池组和电动机作驱动，在充满电情况下为辅助动力单元）。目可以跑160公里路程。前采用该技术的车型包括丰田及雷克萨斯品牌长途、慢充电电动车短途、快充电电动车下的多款汽车。混合

3、动力电动车充电站？电池置换站？储能相关材料储能系统性能对社会发展具有决定性影响公路无线充电辅路——给高速公路上行驶的电动汽车充电，@2012微软“创新•未来”论坛，by清华汽车工程系大四学生未来的电动车采用大容量超级电容器？快冲锂离子电池？其它储能技术？长途、快充电电动车电池相关材料提高电池性能的关键材料电解正极/阳极负极/阴极质材料材料材料电池相关材料——燃料电池基本原理•是利用水电解的逆反应的“发电机”•由正极、负极和夹在正负极中间的电解质板所组成•工作时向负极供给燃料（氢），向正极供给氧化剂（空气）•氢在负极分解成正离子H+和电子e-，氢离子进入电解液中，而电子则沿外部电路（用电负

4、载）移向正极•在正极上，空气中的氧同电解液中的氢离子吸收抵达正极上的电子形•碱性燃料电池（AFC）成水•磷酸燃料电池（PAFC）基本分类•熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）•燃料电池的不断改进主要体现在所•固态氧化物燃料电池（SOFC）使用的电解质材料以及燃料原料上，•质子交换膜燃料电池（PEMFC）并往往据此进行分类命名•直接甲醇燃料电池电池相关材料——燃料电池电池相关材料——锂离子电池基本原理•分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池•靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作基本分类•根据所用电解质材料不同，分为液态(LIB)和聚合物（LIP，干态或胶

5、态）锂离子电池两大类，目前大多采用聚合物胶体电解质电池相关材料——锂离子电池最新进展•2002年出现磷酸铁锂电池(LiFePO)，由于它的性能特别适于作动力方面的4应用，也称磷酸铁锂动力电池电池相关材料——锂离子电池最新进展•2009年3月，MIT材料和工程学教授在Nature上发表成果（the12March2009issue），宣称发明能够一种快速充放电（秒量级）的锂离子电池•Ifcommercialized,thebatterycouldallowfuturehybridcarstorapidlyrechargetheirbatteries,oritmayleadtonewcons

6、umerproducts.充放电时间缩短，是因为通过表面修饰处理，Li离子能够尽快到达通往材料内部、称为“隧道”的通道入口。Li离子在隧道内运动速度非常快，而在隧道外的运动慢是锂离子充电电池充放电慢的主要原因。通过表面修饰，Li离子在材料表面也能够快速运动，“形成了通往隧道的连续的环状道路”。Nature458,190-193(12March2009),Batterymaterialsforultrafastcharginganddischarging,ByoungwooKang&GerbrandCeder电池相关材料——钠硫（NaS）电池基本原理•利用Na作为负极反应介质，S作为正极反

7、应介质、•采用具有传导钠离子特性的特种氧化铝陶瓷作为固体电解质•具有储能密度高（铅电池的3倍），充放电效率高（90%），无自放电、储能效率高，耐久性好等优点•是在300℃附近充放电能的高温型电池研究进展•在国际上（日本、美国），目前已经处于实用阶段，主要用于电力贮存（昼夜调峰、紧急备用）•在国内，上海市电力公司与上海硅酸盐所共建“上海NAS电池研制基地”，产品在上海世博园示范运行电池相关材料——液流电池基本原理•正负