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看一看:清华大学动力电池研究进展

发布时间:2021-11-18 05:25:06 阅读: 来源:通风机厂家
看一看:清华大学动力电池研究进展

摘 要:本文介绍了最近几年来,清华大学核能技术设计研究院在镍氢(MH/Ni)电池﹑锂离子电池和质子交换膜燃料电池等动力电池研究方面的进展。1.镍氢(MH/Ni)电池我国镍氢(MH/Ni)电池产业正处于迅速发展的阶段,已建成投产的生产线已有1百多条。其中储氢材料和负极产品已到达了日本的水平,但是,但是电池产品的质量水平与国外仍有1定差距,其中,正极和正极材料氢氧化镍起着关键性的作用。清华大学核能技术设计研究院於1994年5月开始了球形氢氧化亚镍的研制与开发。在不到1年半的时间里,对控制结晶法制备球形Ni(OH)2的工艺条件进行了系统的研究,并完成了放大实验。中试产品送北京有色金属研究总院等单位进行了测定及试用。在1995年11月通过国家教委主持的技术鉴定会从1995年8月起,我们以技术转让的方式与河北任远团体公司展开技术合作,设计和建设年产100⑴50吨球形Ni(OH)2的生产厂。该厂于1996年4月18日建成,1次试车成功。产品比容量已到达290mAh/g,这1数值已超过了Ni(OH)2的理论容量。年产800吨球形Ni(OH)2的2期工程被国家经贸委列为大型工业性实验项目,也于1997年底正式投产。该项研究已列入了国家863高技术发展计划。研究成果获国家教委科技发明3等奖1次,河北省科技进步2等奖1次。为了和国际上的技术发展保持同步,我们及时展开了对新1代高密度、高活性球形氢氧化镍的研制与开发工作。其中球形氢氧化镍的表面覆钴技术已获得成功,计划于今年实现产业化。2.锂离子电池清华大学核能技术设计研究院对锂离子电池及其相干材料的研究于1996年正式启动,研究的重点放在降落原材料的本钱﹑同时保证性能指标的先进性。1.替换LiCoO2的正极材料目前国际市场上所销售的锂离子电池产品基本上全是以LiCoO2为正极材料。相比之下,LiNiO2的原料本钱只有它的1/3,性能却不比它差多少,问题是在合成LiNiO4时有1部分Li的位置为Ni所取代,致使这类正极材料的性能降落或不稳定。在大力改进LiNiO2材料性能的同时,LiXMn2O4体系的正极材料的开发也10分故意义,其次是近来提出的Li/V2O5体系,有可能使正极材料在性能上出现新的奔腾。在实验室以b -Ni(OH)2为先驱体用固相反应法合成的LiNi0。8 Co 0。2O2产品的电活性已到达170mAh/g以上,用溶胶-凝胶法制备的LiXMn2O4产品的电活性也已到达120mAh/g以上。这些性能指标已进入国际先进水平的行列。特别是LiNiO2类产品,电活性的实验值曾到达250mAh/g以上,而国际上同类产品的性能指标至今还没有超过200mAh/g。2.高体积容量的负极材料为了确保电池的安全性,2次电池1般不再采取金属锂或锂合金作为负极材料。现在国际市场上的锂离子2次电池所采取的负极材料1般为石墨,或改性石墨。但目前国内还没有此类产品。负极材料也可能采取某些金属的氧化物来取代。如日本的富士公司宣称,他们以SnO为主要负极材料的锂离子电池也即将走向市场,它可能使电池的容量进1步提高。我们的研究重心放在了天然石墨的改性和复合型负极材料的开发方面。在实验室经部分氧化或部分氯化后的天然石墨的电活性已到达了340mAh/g以上,这1指标也已进入国际先进水平的行列。特别是经过进1步掺杂以后拆迁房公摊面积有规定吗,电活性到达了500mAh/g以上,超过了日本在“新阳光计划”中所规定的400mAh/g指标。3.非水电解质现在的商品锂离子电池中1般采取LiPF6溶解在碳酸亚乙脂(EC)和碳酸2乙脂(DEC)的混合溶剂中,构成1种液态的非水电解质。也有用碳酸2甲酯(DMC)替换DEC的,2者均为强极性有机溶剂,后者沸点略低。锂离子电池对非水电解质中的水分含量要求极严,必须严格控制在30ppm以下。另外还有1条线路,就是用离子型导电高分子材料来替换这类非水液态电解质。国际上这类研究工作已取得了相当的进展,其电导率已到达了10⑶scm⑴量级,但要到达实用水平尚需作进1步努力。我们采取了锂化分子筛对非水电解质进行了除水处理,将其中的残余水分含量降到了20ppm以下,完全可以满足锂离子电池的要求。对聚合物固态电解质的研究与开发工作也在紧张进行当中。4.电池工艺由于锂离子电池只能采取非水电解质,电池中不能有水分和氧化剂,这就要求组装工作必须在特定的气氛下进行。实验室所用的组装机具全部外购,将研究重点放在了组装气氛的控制方面。同时,在气体净化和扣式实验电池的组装方面均积累了1定的经验,为发展锂离子电池的组装工艺打下了良好的基础。3.燃料电池清华大学核研院质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆 核研院已制成1套200W的PEMFC电堆, 输出电压为6.3V,电流达30A。目前1种更小的PEMFC电堆已研制成功农村拆迁款的赔偿标准是什么。其输出功率分别为10和20瓦。其参数见下表。

从表中可见,如能提高清华大学核研院的PEMFC电堆的电流密度,减薄端版厚度,则其性能可与美国 H-Power 公司相当。目前,改进工作仍在进行中。清华大学核研院小型PEMFC的特点是:使用自行研制的电催化剂,大幅度地降落了本钱。 使用自行研制的薄金属双极板,大大减轻了电堆重量。 国家“95”攻关燃料电池项目中的催化剂子课题。

清华大学还在研制Pt/C及抗CO多元催化剂,这是国家“95”攻关燃料电池项目中的催化剂子课题。经过9个月的努力,清华大学已研制出Pt/C催化剂。其性能与美国E-Tech公司同类产品的比较见下图。图中可见:在常常使用的电压范围0.6-0.8伏,其性能已超过美国E-Tech公司同类产品。目前,正采取新的措施争取进1步提高清华大学的产品性能。抗CO多元催化剂的研制工作正在进行中。PEMFC的稳定运行的研究 PEMFC电堆的稳定运行的重要性是不言而喻的,我们发现对PEMFC电堆施加反向电压可提高PEMFC运行稳定性的新的更实用的方法。到目前为止,该方法还没有见文献报道。在1999年第4届中国-国际电池大会上,首次发表了我们的实验结果后,引发与会者的极大兴趣。该方法的工程利用还需进1步研究。综上所述,清华大学已具有了大范围开发PEMFC的优势条件。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章