绿色环保电池是指近年来已投入使用或正在研制、开发的一类高性能、无污染电池。目前已经大量使用的金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池和正在推广使用的无汞硷性锌锰原电池和可充电电池以及正在研制、开发的锂或锂离子塑胶蓄电池和燃料电池等都属于这一范畴。此外,目前已广泛应用并利用太阳能进行光电转换的太阳能电池(又称光伏发电),也可列入这一范畴。
金属氢化物镍蓄电池(Ni-MH)与鎘镍蓄电池(Ni-Cd)有相同的工作电压(1.2V),但由于采用稀土合金或TiNi合金贮氢材料作为负极活性物质,取代了致癌物质鎘,不仅使这种新型电池成为一种绿色环保电池,而且使电池的比能量提高了近40%,达到60-80Wh/kg和210-240Wh/L。这种电池是90年代初逐步实现产业化,并且首先使用于手机电池。目前虽然它在手机上的主导地位逐步被锂离子电池取代,但是在欧美手机应用中,其市场佔有率仍在50%左右。
锂离子蓄电池(Li-ion)系由可使锂离子嵌入及脱嵌的碳作负极,可逆嵌锂的金属氧化物作正极(LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4)和有机电解质构成,其工作电压为3.6V,因此一个锂离子电池相当于三个鎘镍或金属氢化物镍电池。由此这种电池的比能量是可以超过100Wh/kg和280Wh/L,又大大超过了金属氢化物镍蓄电池的比能量。鉴于以上优点,自1993-2000年短短的几年中,其生产量和使用量以极高的速度增长。
硷性锌锰干电池(alkaline)较同尺寸普通干电池具有更高的容量,并具有大电流放电的能力。近年来已应用了无汞锌粉,因此使这种电池成为一种绿色电池,并成为原电池中的主流产品,目前硷性锌锰干电池仍然是BP机使用最多的电源。同时,世界各国也关注这种电池的可充性,美国一家公司已推出可充碱锰电池,产品应用缓慢增长中。这种电池保持了原电池的放电特性,而且能再充电使用几十次至几百次(深充放电迴圈寿命约25次)。
锂塑胶蓄电池(LIP)是金属锂为负极,导电聚合物作电解质的新型电池,其比能量已达到170Wh/kg和350Wh/L。锂离子塑胶蓄电池则是将目前锂离子蓄电池中的有机电解液贮存于一种聚合物膜中,或是使用导电聚合物为电解质,使电池中无游离电解液。这种电池可以用铝塑胶复合膜实现热压封装,具有重量轻、形状可任意改变,安全性更好的特点。
燃料电池(FC)则是一种利用燃料(如氢气或含燃料)和氧化剂(如纯氧或空气中的氧)直接连续发电的装置,由于避开了卡诺迴圈的限制,这种发电装置不仅效率高(电化学反应转换效率可高达40%以上),且无污染气体排出,因此是未来的高效和清洁发电方式。国内外许多公司都在致力于发展适合手机、笔记本电脑的PEM燃料电池,一旦投入应用,其经济效益极大。
密封铅酸蓄电池是铅酸蓄电池的一种。
以下新型绿色电池技术和相关产业发展尤为迅速。
1.贮氢材料及金属氢化物镍蓄电池-镍氢电池(Ni-MH Rechageable Battery)
2.锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子蓄电池
3.聚合物电解质锂蓄电池或锂离子蓄电池
4.锌空气电池和PEM燃料电池
除以上外,针对我国通信产业的高速增长,我国电池工业界正以极高的速度推动环保型无汞硷性锌锰原池及可充电电池和密封铅酸蓄电池的技术发展及扩大应用市场。(end)
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