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2、 zinc dry cell 1899 Junger: nickel cadmium cell,电池发展简史,电池的历史,1946 Neumann: sealed NiCd 1956 Bacon: alkaline fuel cell 1959 Urry: alkaline primary battery 1960s Rechargeable NiCd 1970s Lithium, sealed lead acid 1990 Nickel metal hydride (NiMH) 1991 Lithium ion 1992 Rechargeable alkaline 1999 Lithium
3、ion polymer,电池发展简史,1980年代前后,1980年代，电池工业被认为已相当成熟，无太多的发展空间 最近二十年，新型电池层出不穷 传统电池的性能显著的改善 新概念电池发明,电池发展简史,定义,电池是将化学能转化成电能的一种装置,电池的定义、特点和应用价值,电活性物质,Most wants to reduce (gain electrons) Gold Mercury Silver Copper Lead Nickel Cadmium,Iron Zinc Aluminum Magnesium Sodium Potassium Lithium Most wants to oxidiz
4、e (lose electrons),电池的定义、特点和应用价值,电池发电的特点,能量转化效率高 无噪音 操作方便 ,电池的定义、特点和应用价值,电池为人类带来了极大的便利,最早的手提电话： 第一部手提电话重量为9.8kg 1982年，Nokia 现在的大多数手提电话重量小于100g,电池的定义、特点和应用价值,新世纪更需要电池,社会可持续发展 减少自然资源的使用 减少环境污染 人类生活更加舒适便利 电器越来越多 电器变小 使用时间延长 电动汽车,电池的定义、特点和应用价值,电池的新应用,高价值的电子设备 电动工具 工业牵引 军事 固定备用电源 电动汽车 可再生能源利用的储能装备,电池的定义、
5、特点和应用价值,电池工业发展趋势,环保 电池本身对环境无污染 电池可回收 二次化 高能 高功率,电池的定义、特点和应用价值,发展需求与电池化学的矛盾,能用于设计成电池的化学反应相当有限 需求 能量：从100mWh 的扣式电池到20kWh的动 力电池 功率：从25-100W的心脏起搏器电池到 MW级的备用电源,电池的定义、特点和应用价值,对策,材料的变革 结构设计的进步,电池的定义、特点和应用价值,一次电池,一次锂电池,优点 高能 缺点 成本高,锂二氧化锰电池,一次电池,Li-CFx电池,一次电池,锌锰电池,一次电池,智能卡(Smart Card),一次电池,纸电池,一次电池,锌二氧化锰薄电池,
6、一次电池,锌银电池,一次电池,金属空气电池,金属作阳极作活性物质 Li, Mg, Zn, Al, Fe 用不完的空气作阴极活性物质,一次电池,铝空气电池,一次电池,锌空气电池,一次电池,二次电池,阀控式铅酸电池,二次电池,Alloy (H) + OH- Alloy + H2O + e- NiOOH + H2O + e- Ni(OH)2 + OH-,Ni-MH电池,二次电池,锌镍电池,二次电池,锂离子电池,二次电池,锂离子电池,二次电池,二次电池,锂电池材料,二次电池,聚合物,干聚合物,聚合物凝胶,聚合物溶液,二次电池,锂二次电池,二次电池,可充碱性锌锰电池,二次电池,电化学电容器,电容器,电化
7、学电容器,电解电容器,电化学电容器,电化学电容器,电化学电容器,1000m2/g * 5uF/cm2 * 10000 = 50F/g,电化学电容器,电化学电容器,电化学电容器,e-,2H2 4H+ + 4e-,2H2 + 4OH- 4H2O + 4e-,2H2 4H+ + 4e-, CH3OH + H2O CO2 + 4H+ + 4e-,O2 + 2CO2 + 4e- 2CO32-,2H2 + 2CO32- 2CO2 + 2H2O + 4e- or 2CO + 2CO32- 4CO2 + 4e-,O2 + 4e- 2O2-,2H2 + 2O2- 2H2O + 4e or 2CO + 2O2-
8、2CO2 + 4e or CH4 + 2O2- CO2 + H2O + 4e,Oxidant,Fuel,Current,Load,Electrolyte,Residual oxidant and water,Residual fuel and product gases,Li2CO3 + K2CO3 in LiAlO2 CO32-,YSZ O2-,PAFC,AFC,PEMFC,DMFC,MCFC,SOFC,e-,燃料电池的类型,燃料电池固定电站,混合动力电源,Principal difficulties with fuel cell vehicles,Fuel, availability an
9、d supply compact and lightweight storage,Vehicle requirements, fast start-up from cold intermittent operation hydrocarbon fuel + reformer is impractical,At present, PEMFC / compressed H2 system preferred,Short range ( typically 300 km ),便携式燃料电池,Micro fuel cell ( PEMFC, DMFC ) + battery ( Li ) system
10、s for : mobile phones personal digital assistants laptop computers MP3 players military equipment man-pack radios helmet-mounted image displays night-vision sights laser range finders communications systems sensors,NEC,Specific energy ( Wh kg-1),NiCd,NiMH,Li-ion,DMFC,12,39,30,100,200,600,300,3000,Expected,Present,Motorola,Carbon nanohor ns,微生物燃料电池,液流储能电池,洁净的发电方式,Fuel cell,Consumer,未来的环境,谢谢！,
