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1、稀土储氢材料的 现状及发展趋势,一、稀土储氢材料应用市场 二、稀土储氢材料产业 三、稀土储氢材料技术 四、稀土储氢材料发展趋势,稀土储氢材料主要有两类：LaNi5型储氢合金（AB5型）和La-Mg-Ni系储氢合金（AB3型、A2B7型）。,稀土储氢材料应用市场,稀土储氢材料应用市场,镍氢电池具有能量密度高、循环寿命长、动力学性能良好、环境友好和安全性好等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动工具、混合电动车（HEV）。就技术水平看，在各类动力电池中，镍氢电池的综合优势最为明显。,HEV用镍氢电池的使用寿命达到了8年或者是16万公里。目前85% HEV采用镍氢电池，未来一段时间镍氢动力电池仍是油电
2、混合车或电动汽车的首选电源。,稀土储氢材料应用市场,为了适应多种镍氢电池的要求，储氢合金的品种分为常规型、高容量型、功率（动力）型、低温型、高温型、低自放电型等。,稀土储氢材料应用市场,以MmNi4.5Al0.5合金储氢装置为例，该储氢系统与15MPa高压气瓶贮氢方式相比，在相同储氢量下，其容器体积仅为高压气瓶的1/4，并且容器压力降到1MPa以下，提高了安全性，同时还提高了氢的纯度（可得到99.9999%的高纯氢），可提高燃料电池效率和寿命。,储氢能力比较,为促进燃料电池的实用化，近些年固态金属氢化物储氢技术受到关注，其特点是：体积储氢密度高；安全性好；不需要高压容器和隔热容器；可得到高纯度
3、氢。,储存4kg H2的体积比较,稀土储氢材料应用市场,LaNi5型储氢电极合金已于上世纪90年代初在日本和中国先后实现了产业化。目前，国内外稀土系储氢合金主要产品为LaNi5型，全球稀土储氢合金的年产量大约为3万吨。,2005年以来，中国稀土储氢材料和镍氢电池的产量超过日本，储氢合金产量占全球产量的60%以上，成为全球最大的生产国。目前全国有10余家储氢合金生产企业，产能约2.4万吨。2009年我国储氢合金产量1.75万吨，比2008年（1.73万吨）增加1.16%。国内应用量6200吨，与2008年（6160吨）基本持平。,稀土储氢材料产业,表2 2004-2009年我国稀土储氢合金及小型
4、镍氢电池生产情况（万吨，亿支）,*为估计值,中国主要生产传统镍氢电池用LaNi5型储氢合金。日本主要生产HEV用镍氢动力电池的功率型LaNi5储氢合金，年产量在5000吨左右。2006年，日本开发出低自放电镍氢电池用新型稀土系La-Mg-Ni型储氢合金粉，年产量在6500吨左右。,稀土储氢材料产业,2009年11月，全国稀土标准化技术委员会审定了中华人民共和国国家标准金属氢化物-镍电池负极用稀土系AB5型贮氢合金粉，对主要产品牌号及电化学性能做了规定。,稀土储氢材料产业,稀土系AB5型贮氢合金粉产品牌号及电化学性能,稀土储氢材料技术,调整组成：元素替代；非化学计量比。提高材料性价比。,储氢材料
5、两侧元素对性能的影响,稀土储氢材料技术,非化学计量的影响 通式：ABxy或A1xBy,稀土储氢材料技术,如AB5 当B/A5.0时，平衡氢压降低，循环寿命下降。 当B/A5.0时，初容量下降，循环寿命增加。,储氢材料制造方法及特征,稀土储氢材料技术,稀土储氢材料技术,稀土类合金不同铸造法的p-c-T模式图,冷却速度对合金电化学性能的影响,合金热处理技术合金均质化过程,稀土储氢材料技术,合金的制粉技术和要求： 干式球磨、湿式球磨、气流磨、冲击锤磨、氢化制粉,产品粒度分布要求,稀土储氢材料技术,储氢合金的表面处理技术,表面包覆金属膜化学镀铜或镍（包括置换法） 碱处理合金表面元素溶解和表面化学修饰的
6、过程。 氟化处理合金颗粒表面形成氟化物的方法 酸处理HCl、HNO3、HAc-NaAc缓冲溶液 表面机械合金化表面包覆一层金属如Co、Ni、Cu等， 使合金表面形成新的化合物。 其它表面处理方法对成型负极的处理 （联氨强碱、有机酸、电镀、热充电、表面活性剂。）,稀土储氢材料技术,表面处理方法对AB5型储氢合金电极的影响,稀土储氢材料技术,稀土储氢材料发展趋势,电动车辆、电动工具使用的镍氢动力电池，要求储氢负极合金比容量290mAh/g，10C放电容量50%，30C放电时间10s，中值电压1.0V，单体电池寿命500周(1C常温) 。,具有良好贮存性能（低自放电）的镍氢电池，荷电储存性能达到干电
7、池的水平，充电放置一年的容量保持率为85%。,军工及某些民口领域需要的能在低温（-40）环境下使用的电池，要求储氢负极合金比容量300mAh/g，在-40下，0.2C放电达到常温容量的70%以上，单体电池寿命300周(1C常温) 。,小型用电器的低成本电池，低成本镍氢电池还可进一步取代有毒的镉镍电池，要求容量280mAh/g，单体电池寿命300周(1C) ，需进一步降低现用低成本LaNi5型合金（3.5wt%的低钴含量）中的钴含量或开发无钴稀土储氢合金。,预计2010年之后，电动汽车及相关MH-Ni动力电池产品的市场需求将迎来一个快速增长的时期。我国计划到2012年，国内有10%（约100万辆
8、）新生产的汽车是节能与新能源汽车。按144V/（6.5Ah）镍氢动力电池组（240节电池）计算，每个电池组需要贮氢合金7Kg。装备100万辆电动汽车需要贮氢合金7000吨，年产值为10亿元人民币。,稀土储氢材料发展趋势,我国是全球Cd/Ni电池的制造中心和最大出口国。近几年Cd/Ni电池的产销量每年大约13亿支（与MH-Ni电池相当），消耗镉1万吨左右。据测算，一支Cd/Ni电池中的Cd可以用容量为300 mAh/g的贮氢合金等量代替，需要大约1万吨贮氢负极合金，年产值为15亿元人民币。,国内外规模型企业的传统LaNi5型储氢合金的技术、工艺水平和产品性能没有明显的差距。国内HEV用储氢合金粉
9、的某些性能还有待改进，低自放电镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金仍处于开发试验阶段。,稀土储氢材料发展趋势,国外储氢合金技术的领先之处主要在于通过快速冷凝熔炼铸造工艺控制相结构均一稳定性，通过合金粉后期表面处理得到低内阻、高活性表面的储氢合金负极材料。,创新：开发具有特定组成和组织结构的新型储氢材料， 开发新的生产工艺。,稀土储氢材料发展趋势,LaNi5相（灰色区域）、La3Ni13B2相（白色区域）和（Fe,Ni）相（黑色区域），在（Fe,Ni）相的边缘存在富集的Ni。,2008年，包头稀土研究院自主开发出新型La-Fe-B系储氢合金，与传统LaNi5型储氢合金相比，具有成本低、功率和低温放电性能好的特点，有望作为镍氢电池新一代的储氢负极材料。,稀土功能材料已列入我国“十二五”期间的战略性新型产业。利用我国稀土资源产地的优势，经过五年的发展，应建成比较完善的创新体系，培育出一批具有世界水平的稀土专家和研究团队，取得一批具有重大影响的创新成果，造就一批自主知名品牌产品，主要功能材料的生产技术应进入世界先进水平行列。,稀土储氢材料发展趋势,谢 谢,
