新型电池及其市场前景

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欢迎访问e展厅 展厅 9 电池/开关电源展厅 电池, 碱性电池, 锂离子电池, 纽扣电池, 太阳能电池, ... 1引言 我国移动通信的交换机总容量达到3.2亿户，成为全世界第一大网。截止2002年3月15日，中国移动通信电话的用户总数已达1.6亿户，超过了美国，位居世界第一。目前，我国的移动通信产业无疑已经成为国民经济中最活跃、最令人瞩目的产业之一。 2移动通信用光电源电池 随着移动通信技术的迅速发展，新业务、新设备、新配套产品层出不穷，具有巨大的市场潜力。当今世界，国际上众多的专家和学者都对中国移动通信市场如此巨大的发展倍感惊叹。例如，我国开发的新型移动电话光电源电池是一种把可见光和非可见光转换成有用电能，为移动电话提供充足电源的新型光电源电池。它可以与摩托罗拉、爱立信、诺基亚等手机相匹配，为各种各样的移动电话提供充足的电源。它具有以下优点： （1）携带方便 一般移动电话使用时需要备用两块电池，如果要远行，还需要带上笨重的交流充电器，而光电源电池能够随时随地提供电能，不需备用电池，一块电池就足够运行，不需要带上充电器，用户使用时会感到非常方便。 （2）供电方便 移动电话所使用的电池用交流电充电，交流电不能随用户移动，而光电源电池是将可见光和非可见光转换成电能，只要使光电池见到光就立即给电池补充电能，做到随时随地供电，使移动电话的电源可以随用户移动，使用非常方便。 （3）安全、环保、无毒无险 该光电源电池是用无毒、无味、无危险的光能转换成电能并用环境保护型镍氢电池制成的，所以它是理想的新型安全电池。 （4）无时间限制 现有移动电话用的电池大部分是镍镉、镍氢、锂离子电池，这些都有时间限制。而光电源电池只要见到光就能立即给移动电话提供电源，可以随时充电，能够一直延续下去。 （5）无记忆性、节省能源 光电源电池无记忆性充电效应，没有其它电池充电前需要放电的麻烦，可以随时输入、输出电量。现在的移动电话需交流电充电，而光电源电池不用现有电源，如果大多数用户都能用光电源电池，全国每年将节省大量电力能源。 3智能绿色电池将成为市场新宠 现在，市场上大多数电池都对环境有害，因为这些电池都含有汞、镉或其它有害的重金属。废旧电池对环境带来的严重污染，令人忧心忡忡。新一代智能绿色电池可以消除这些缺陷，它一面世就深受广大用户青睐。全球著名的通信厂家都对智能绿色电池情有独钟，纷纷争相开发和推广应用这种电池。Intel公司和Duracell公司联合生产绿色智能电池，这款产品命名为PowerSmart，符合SBS（智能电池系统）标准。摩托罗拉公司在开发绿色智能电池的过程中特别重视降低生产成本，使绿色智能电池的价格能被广大用户接受。德国的电池业巨头Varta公司和Duracell公司合作开发新一代绿色智能电池，这款电池不久就会面世。 绿色智能电池通常带有一个用于测量其电压、电流和温度的模/数转换器、一个自放电的定时器、一个提供电池信息的存储器、一个记录充电或放电过程及现状的存储器，以及一个能与主机进行通信的接口。在集成电路厂商、设备系统厂商和电池生产厂商的配合与支持下，保证了新一代绿色智能电池的高质量和高可靠性。全球便携式电子产品尤其是便携式通信产品的发展，对电池的需求量也越来越大，绿色智能电池的市场前景广阔。引人瞩目的是美国近期研制出一种全部由塑料制成的绿色智能电池。它不仅在功率、可再充电性方面能与标准的镍镉电池相媲美，而且受低温影响小。 现在市场上的电池主要有镍镉电池、镍氢电池和锂电池。便携式电子产品目前主要采用镍镉电池和镍氢电池。镍镉电池价格低廉，但其体积较大，而且受记忆效应影响；镍氢电池的性能比较好，但是寿命较短，价格也较高。锂离子电池的性能最好，价格昂贵。因此，价格比较合理而功能也理想的绿色智能电池将成为电池市场上的新宠。 4微型固体高分子燃料电池初露曙光 当今世界，随着环境保护问题越来越受到人类社会的重视，使微型固体分子燃料电池露出曙光。以前，燃料电池的研究与开发一直处于摸索阶段，虽然在个别工厂里进行，但是进展显得非常缓慢。最先投入研究与开发的是欧美国家的一些风险企业，日本便携式电子设备制造厂家紧跟其后，并且紧追不舍，这些企业大力推进燃料电池的开发，大胆采用新材料，相继获得突破性进展。 （1）培根型氢氧燃料电池 该电池以氢气作燃料，氧气为氧化剂。采用双层多孔烧结镍作负极，用锂盐和镍盐处理过的双层多孔烧结镍作正极，以80％的高浓度氢氧化钾作电解质。在250℃温度下工作，电性能比较好，转换效率也较高。但其采用带运动部件的氢气循环排水系统，结构复杂，体积笨重，比功率较低。还存在腐蚀性问题，影响了培根型氢氧燃料电池的寿命。 （2）离子交换膜氢氧燃料电池 它是以氢气作燃料、用氧气作氧化剂的另一种燃料电池。将铂黑涂在金属网上作为正电极和负电极，采用离子交换膜作电解质。其特点是其有“灯芯”排水系统、结构简单、体积较小、重量轻、比功率也较高。但是，它采用的离子交换膜的电阻较大，电池的电流密度比较小；需贵金属作催化剂，限制了它的用途。 （3）石棉膜氢氧燃料电池 该电池又称毛细膜燃料电池。燃料与氧化剂分别为氢和氧，用铂等催化的烧结镍或多孔碳作负极，多孔银作正极。电解液为35％的氢氧化钾。可采用氢气循环动态排水系统，也可采用可靠的、适应空间环境的静态排水系统。单体电池性能介于离子交换膜氢氧燃料电池和培根型氢氧燃料电池之间，奉命较长。这3种燃料电池可用于载人飞船、灯塔、潜艇、无人气象站、电视差转台和一些军事通信设备等。 （4）氨空气燃料电池 它是以氨作燃料、空气作氧化剂的一种燃料电池。又分为直接使用氨和间接使用氨的两样类型，前者的性能远远低于氢氧燃料电池；后者采用氨裂解产生的氢气作燃料，负电极用硼化镍催化的塑料粘结电极，正极用银催化的塑料粘结电极。电解液为氢氧化钾。特点是燃料便宜，易于贮存，可以应用于微波通信中继站等领域。 （5）高温固体电解质燃料电池 这类电池是以氢气作燃料、氧气作氧化剂的高温燃料电池。采用多孔铂作为电极，将铂涂在电解质管的内外壁上，一般是内壁作负极，外壁作正极。电解质有氧化锆、氧化钙、三氧化二钇的混合物，工作温度高。特点是电流密度大，比功率高，为常温燃料电池的3倍。但是其电解质较脆，组合成比较大的电池组有一定的困难，需要使用贵金属作催化剂，存在高温腐蚀等问题。 （6）高温熔融碳酸盐燃料电池 该电池属于高温燃料电池的一种。它以烃类化合物如天然气、甲醇或汽油等裂解生成的氢和一氧化碳为燃料，空气作为氧化剂。负电极通常采用烧结镍，正电极除了用氧化镍或氧化铜外，也有用银电极的。电解质为熔融碳酸钠和碳酸钾的混合物。特点是能消除二氧化碳的排除问题，可以采用非贵金属催化剂和廉价有机化合物作燃料。但是，存在固体碳沉积物毒化电极，高温引起的材料腐蚀、燃料的化学裂解以及电解质的使用寿命等问题。 （7）有机化合物空气（氧）燃料电池 这一类电池是用有机化合物如甲醇、肼、烃和天然气等作燃料，以空气或氧作氧化剂的燃料电池。有机化合物分为直接使用的和裂解后使用的两类。直接使用燃料的电池采用烧结金属镍电极、多孔碳电极或者塑料粘结电极，负极一般用硼化镍、镍或铂、钯催化，正极用铂、钯或银、碳催化。选用氢氧化钾、磷酸或硫酸作电解质。主要有肼空气（氧）和甲醇空气（氧）燃料电池。特点是燃料一般为液体，浓差极小，材料易于储存与运输。甲醇电池的性能相对较差，适宜于作小功率的电源。主要应用于通信机、中继站、电视转播站、浮标、灯塔和无人值守气象站等。使用燃料裂解后的电池，其特点是采用廉价的有机燃料，但需要裂解装置，体积较大。 （8）微型聚合物电解质燃料电池 这种电池采用碳纳米管结构。该碳纳米管被命名为纳米角（nanohorn），其材料性质比现在使用的活性碳优越。如果许多纳米管群聚在一起，形成直径大约为100nm的聚合体。因为这些聚合体的形状不规则，呈现出角状，所以被命名为“纳米角”。在燃料电池中使用此类聚合体作为电极，不仅能够扩大表面面积，而且气体和液体都能很容易地渗透，因此能提高电极的效率。 在碳纳米角结构上形成的铂催化剂颗粒尺寸，与采用常规的活性碳作电极支撑所形成的铂催化剂颗粒相比，大约可以缩小一半。催化剂颗粒尺寸的大小，是影响燃料电池性能的一个重要因素。在用激光融化形成碳纳米角过程中，同时蒸发铂催化剂，铂颗粒就依附在碳纳米角的表面。这种方法不再采用复杂的传统湿法工艺。日本NEC公司开发的这项技术,不仅是燃料电池技术的进步，而且是纳米自组装技术的首次实际应用。微型聚合物电解质燃料电池如果采用碳纳米管结构，提供的电池容量与锂电池相比，可以高出10倍以上。广泛采用这种结构，为全球开发先进移动电子装置进一步创造了条件。 美国EnergyRalatedDevices公司和ManhatanScientifics公司的联合集团用燃料电池开拓移动电话机市场。这两家公司试制的燃料电池，体积是火柴盒的一半。这是通过对结构材料等采取措施而实现的，因为结构简单，所以价格能降低到5左右。当注入42g的甲醇燃料时，移动电话的通话时间为100h，等待接收时间达41d。由于小型燃料电池是与半导体集成电路一起应用，系统结构受到特殊约束。在便携式电子设备里应用的燃料电池，必须是高密度装配的。最为突出的系统结构部件，堪称是电解质膜和电极一体化的结构。它的优点是便于大规模地制造平板型燃料电池组。 小型燃料电池将于2005年在便携式信息设备中应用，在汽车和住宅供电系统中，燃料电池也将相继实用化。预计2005年以后，燃料电池技术将进一步成熟，2010年是燃料电池广泛普及应用的一年。分散供电是人类的理想，燃料电池的出现为实现这一理想提供了条件。届时，人们将真正开始跨入分散供电的新时代。燃料电池的应用具有广阔的发展前景。 (end)

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