電池發(fā)展歷史現(xiàn)狀及趨勢ppt課件

1、電池發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及趨勢,2,主要內(nèi)容,電池發(fā)展簡史電池的定義、特點(diǎn)和作用一次電池二次電池電化學(xué)電容器燃料電池,3,Baghdad 電池,2200年前… …,電池發(fā)展簡史,4,主要電池的發(fā)明時(shí)間,-2200 Baghdad battery1800Voltaic pile: silver zinc1836Daniell cell: copper zinc1838 Grove: principle of air

2、 cell1859Planté: lead-acid cell1868Leclanché: carbon zinc wet cell1888Gassner: carbon zinc dry cell1899Junger: nickel cadmium cell,電池發(fā)展簡史,5,電池的歷史,1946Neumann: sealed NiCd1956 Bacon: alkaline fuel

3、cell1959 Urry: alkaline primary battery1960sRechargeable NiCd1970sLithium, sealed lead acid1990Nickel metal hydride (NiMH)1991Lithium ion1992Rechargeable alkaline1999Lithium ion polymer,電池發(fā)展簡史,6,1980年代前后

4、,1980年代，電池工業(yè)被認(rèn)為已相當(dāng)成熟，無太多的發(fā)展空間最近二十年，新型電池層出不窮傳統(tǒng)電池的性能顯著的改善 新概念電池發(fā)明,電池發(fā)展簡史,7,定義,電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,8,電活性物質(zhì),Most wants to reduce (gain electrons)GoldMercurySilverCopperLeadNickelCadmium,IronZincAlumin

5、umMagnesiumSodiumPotassiumLithiumMost wants to oxidize (lose electrons),,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,9,電池發(fā)電的特點(diǎn),能量轉(zhuǎn)化效率高無噪音操作方便… …,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,10,電池為人類帶來了極大的便利,最早的手提電話：第一部手提電話重量為9.8kg 1982年，Nokia現(xiàn)在的大多數(shù)手提電話重量小于100g,,電池的定義、特點(diǎn)

6、和應(yīng)用價(jià)值,11,新世紀(jì)更需要電池,社會(huì)可持續(xù)發(fā)展減少自然資源的使用減少環(huán)境污染人類生活更加舒適便利電器越來越多電器變小使用時(shí)間延長電動(dòng)汽車,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,12,電池的新應(yīng)用,高價(jià)值的電子設(shè)備電動(dòng)工具工業(yè)牽引軍事固定備用電源電動(dòng)汽車 可再生能源利用的儲(chǔ)能裝備,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,13,電池工業(yè)發(fā)展趨勢,環(huán)保電池本身對環(huán)境無污染電池可回收二次化高能高功率,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值

7、,14,發(fā)展需求與電池化學(xué)的矛盾,能用于設(shè)計(jì)成電池的化學(xué)反應(yīng)相當(dāng)有限需求能量：從100mWh 的扣式電池到20kWh的動(dòng)　　　力電池功率：從25-100µW的心臟起搏器電池到　　　　MW級的備用電源,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,15,對策,材料的變革結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的進(jìn)步,電池的定義、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值,16,一次電池,,17,一次鋰電池,優(yōu)點(diǎn) 高能缺點(diǎn)　　 成本高,18,鋰二氧化錳電池,,一次電池,19,Li

8、-CFx電池,一次電池,20,鋅錳電池,一次電池,21,智能卡(Smart Card),一次電池,22,紙電池,一次電池,23,鋅二氧化錳薄電池,一次電池,24,鋅銀電池,,一次電池,25,金屬空氣電池,金屬作陽極作活性物質(zhì)Li, Mg, Zn, Al, Fe用不完的空氣作陰極活性物質(zhì),一次電池,26,鋁空氣電池,一次電池,27,鋅空氣電池,,一次電池,28,二次電池,29,閥控式鉛酸電池,二次電池,30,Alloy (H) + O

9、H- ? Alloy + H2O + e- NiOOH + H2O + e- ? Ni(OH)2 + OH-,Ni-MH電池,二次電池,31,鋅鎳電池,二次電池,32,鋰離子電池,二次電池,33,鋰離子電池,二次電池,二次電池,34,鋰電池材料,二次電池,35,聚合物,干聚合物,聚合物－凝膠,聚合物－溶液,二次電池,36,鋰二次電池,二次電池,37,可充堿性鋅錳電池,二次電池,38,電化學(xué)電容器,39,電容器,電化學(xué)電容器,40,電解

10、電容器,電化學(xué)電容器,41,電化學(xué)電容器,電化學(xué)電容器,1000m2/g * 5uF/cm2 * 10000 = 50F/g,電化學(xué)電容器,42,電化學(xué)電容器,電化學(xué)電容器,,,,,,,,,,,e-,,,,,,,2H2 ? 4H+ + 4e-,2H2 + 4OH- ? 4H2O + 4e-,2H2 ? 4H+ + 4e-,? CH3OH + ? H2O ? ? CO2 + 4H+ + 4e-,O2 + 2CO2 + 4e-

11、 ? 2CO32-,2H2 + 2CO32- ? 2CO2 + 2H2O + 4e- or2CO + 2CO32- ? 4CO2 + 4e-,O2 + 4e- ? 2O2-,2H2 + 2O2- ? 2H2O + 4e? or 2CO + 2O2- ? 2CO2 + 4e?

12、 or ½ CH4 + 2O2- ? ½ CO2 + H2O + 4e?,,,,,,,Oxidant,Fuel,,Current,Load,Electrolyte,Residual oxidant and water,,,Residual fuel and product gases,Li2CO3 + K2CO3in LiAlO2 CO32-,YSZ O2-,

13、PAFC,AFC,PEMFC,DMFC,MCFC,SOFC,e-,,,,,,,,,,,,,,,,,燃料電池的類型,,燃料電池固定電站,,混合動(dòng)力電源,,,Principal difficulties with fuel cell vehicles,,Fuel,? availability and supply? compact and lightweight storage,Vehicle requirements,? fast

14、 start-up from cold? intermittent operation? hydrocarbon fuel + reformer is impractical,At present, PEMFC / compressed H2 system preferred,Short range ( typically < 300 km ),,,,,,便攜式燃料電池,,Micro fuel cell ( PEMFC,

15、DMFC ) + battery ( Li ) systems for : ? mobile phones ? personal digital assistants ? laptop computers ? MP3 players ? military equipment –man-pack radios – helmet-mounted image displays

16、– night-vision sights – laser range finders – communications systems ? sensors,NEC,Specific energy ( Wh kg-1),Ni–Cd,Ni–MH,Li-ion,DMFC,12,39,30,100,200,600,300,3000,,,Expected,Present,,Motorola,,,,,,,,,,,,,,,