日本第47届电池研讨会概要

2006年11月20～22日在日本东京召开了第47届电池研讨会。会议的主要议题有：电池的反应结构、新电池材料、高输出功率电池、燃料电池等。大会宣讲论文276篇。其中，锂电池130篇，占47％；燃料电池103篇，占37％；电容器21篇；镍氢电池7篇：铅蓄电池7篇；其它8篇。在锂电池中，正极材料57篇；负极材料26篇。在燃料电池中，固体高分子燃料电池（PEFC）76篇；直接甲醇燃料电池（DMFC）21篇：固体氧化物燃料电池（SOFC）6篇。     

H2S源铈基固体氧化物燃料电池电化学性能研究

采用甘氨酸-硝酸盐燃烧法制备出（CeO2）1-2x（Sm2O3）x固体电解质（简记作SDC）薄膜,以Ni-SDC、Ag分别作为固体氧化物燃料电池阳、阴极。在中温（650～750℃）条件下,该燃料电池对含H2S有害气体的脱除率最高可达到45％。在电流密度-电压（电功率密度）特性曲线中,当Sm：Ce=2：8时,作为氢源的H2S气体可使电池的开路电压为0．59V,电功率密度最高达到6．2mW／cm^2。Ni-SDC可作为H2S-O2此类燃料电池的阳极替代材料。     

燃料电池及其材料的发展

综述了燃料电池及其材料的发展概况,着重评述了固体电解质燃料电池的发展情况和它所用的材料。如果固体电解质燃料电池达到实用化,将需要大量的氧化锆、氧化钇和氧化镧等材料。     

美科学家研制出高效燃料电池

美国西北大学新开发出一种固体氧化物燃料电池，在用异辛烷作燃料时有望使能源转换效率达到50％。通常内燃机的能源转换效率不超过15％，现有氢燃料电池的效率是29％，最新混合动力汽车的效率不超过32％。在能源供应紧张、油价高涨的今天，这一进展颇为引人瞩目。新型燃料电池在经过更多试验后，能广泛应用于汽车，飞机，甚至众多家庭。     

全对称构型金属支撑固体氧化物燃料电池

与传统的全陶瓷结构的固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)相比, 金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFCs)具有材料成本低, 结构稳定性高, 抗热震性高等优点。为了促进SOFC的商业化, 采用流延-烧结-浸渗工艺制备了Ce_0.8Sm_0.2O_2-δ(SDC)-430L阳极/Zr_0.88Sc_0.22Ce_0.01O_2.12(SSZ)电解质/SDC-430L阴极构型的全对称结构金属支撑固体氧化物燃料电池(MS-SOFC)。电池以湿氢气为燃料、空气为氧化气, 在600、650和700℃时的最大功率密度为220、250和280 mW/cm²。电化学阻抗谱的测试表明, 电池的性能由SDC-430L电极的极化阻抗所主导, 在700、650和600℃时, 电池欧姆阻抗分别为0.16、0.21和0.29 Ω•cm², 极化阻抗分别为0.67、0.90 和1.22 Ω•cm²。与阳极相比, 阴极的极化阻抗更为显著。对称SDC-430L电池在3%H₂O-97%H₂和空气气氛中测得的极化阻抗分别为0.23和1.92 Ω•cm² (650℃)。进一步优化电池结构(例如采用更加精细的430L骨架)和催化材料(例如含有Ag、Pt的复合材料)将有助于提升该MS-SOFC的电化学性能。     

具有钙钛矿结构的SOFC用电解质材料的最新研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是20世纪80年代迅速发展起来的新型发电技术,能量转换效率可高达70%～80%,被称为21世纪最有前途的绿色能源.主要介绍了固体氧化物燃料电池所用钙钛矿结构电解质材料的研究进展,集中讨论了LaGaO3系、(Ba,Sr)CeO3系和PrGaO3系的结构特性、制备方法、电学性能和应用前景.固体氧化物燃料电池钙钛矿结构电解质材料的发展趋势是:对基质材料进行二元或多元掺杂以形成综合性能更优的复合氧化物;研究和开发与之相适宜的电极材料;进一步提高固体燃料电池的稳定性和能量转换效率.     

管型固体氧化物燃料电池研制获突破

日前，中科院大连化物所采用低成本无机膜制备技术成功制备管型固体氧化物燃料电池，单管电池开路电位在1．0V以上，在800℃、0．7V下的输出功率达25W以上。该管型电池研究的突破，为发展我国固体氧化物燃料电池分散电站和集中电站提供了关键技术。     

固体氧化物燃料电池与陶瓷材料

固体氧化物燃料电池是一种全固态的能量转换装置，该电池通常采用陶瓷作组装材料，于６９０－１０００℃的高温下操作本文详细介绍了固体氧化物燃料电池各元件的材料，包括稳定化ＺｒＯ２电解质，Ｎｉ／稳定化ＺｒＯ２阳极，掺杂的ＬａＭｎＯ３阴极以及掺杂的ＬａＣｒＯ３双极分离器等。     

钙钛矿型中低温固体氧化物燃料电池阴极材料研究进展

中低温固体氧化物燃料电池的研制是固体氧化物燃料电池商业化的必然趋势,阴极材料的研制是影响其发展的关键问题之一.本文综述了近年来固体氧化物燃料电池ABO3型钙钛矿阴极材料的研究情况,并提出了其发展方向.     

燃料电池实现商业化应用的大门正在打开--2005年全球燃料电池应用调查报告

燃料电池是一个将化学能直接转化为电能的电化学系统。依据所用电解质的不同，燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）五类。近年来，由于PEMFC中的直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）具有激活速度快，使用的燃料为甲醇，具有储运方便且成本低等优势而倍受青睐，在全球国际大厂积极投入研发推波助澜下，技术进展迅速。     

固体氧化物燃料电池的研究进展

固体氧化物燃料电池是一种全固态燃料电池,其制造技术被认为是集精细陶瓷技术之大成,系统介绍了固体氧化物燃料电池的特点,４种关键材料的组成与性能,电池结构与制备工艺,存在的问题及解决途径。     

我国固体氧化物燃料电池研究取得突破

目前各类燃料电池中能量转化效率最高的“陶瓷电池”，是一枚约1mm薄、巴掌大小的陶瓷片。上海硅酸盐研究所固体氧化物燃料电池小组在国内率先取得突破性进展，有能力将300片“陶瓷电池”层叠串联，功率可满足一户普通家庭用电需求。     

固态离子学的新应用

固态离子学是研究固体中快离子输运规律及其应用的科学。它是上世纪70年代发展起来的一门新兴学科, 重点研究具有快离子传导特性的固体电解质材料以及具有离子/电子混合传导特性的电极材料。近年来, 固体离子及混合导电化合物在二次电池、燃料电池、传感器、超级电容器、电色器件、太阳能电池等方面的应用取得了突破性进展, 锂离子电池在各种电子器件中的大规模应用及其新材料体系的发现[1-2]、钠硫电池在大规模储能应用中的领先地位、ZEBRA电池在储能市场上的崛起、固体氧传感器在市场上的稳步发展以及SOFC逐步迈进市场成为固态离子学领域一个个闪光点, 极大地促进了新能源利用、电动汽车开发以及智能电网建设等重大任务的实施, 多领域的科学家和工程技术人员投身到固态离子学的研究中。
　　在众多的新能源技术研究方向中, 高比能量二次电池的研究是当前热点, 也是目前电动汽车开发和智能电网建设公认的瓶颈技术。近几年, 金属电极电池技术的发展使人们对二次电池的未来充满了信心。以金属为负极的二次电池得益于金属电极本身极高的比容量。金属负极主要以碱金属锂、钠和碱土金属镁为代表, 其中锂的重量和体积比容量分别高达3860 mAh/g和2062 mAh/cm3, 远高于目前商业化的碳类负极材料, 成为未来高比能量二次电池的目标。近期, 以金属锂负极活性材料的锂硫电池和锂空气电池的研究在国内外如火如荼, 并不断取得进展。
　　这些电池不仅具有高比能量的特点, 更有价格低廉的绝对优势, 同时也存在尚需改进之处。(1)在锂硫电池方面, 美国Sion Power公司利用PolyPlus公司的锂负极保护膜技术, 有望实现锂硫电池能量密度500 Wh/kg及循环500次的目标[3]。就在近期, 英国Oxis Energy公司报道其研制的200 Wh/kg的锂硫电池预计循环1700~1800次后的容量维持率仍达80%, 该公司计划明年早些时候实现量产[4], 这无疑是对锂硫电池的有力推动。国内有众多研究锂硫电池的机构, 如防化研究院、国防科技大学、北京理工大学、上海硅酸盐研究所、南开大学等均研制了软包装锂硫电池[5]。上海硅酸盐研究所研制的硫电极在2C倍率下循环500次后比容量达到900 mAh/g以上。不过目前看来, 锂硫电池虽然前景良好, 但要在市场上展现其价值尚需开展很多工作。(2)在锂空气电池方面, 针对电解质隔膜、催化剂、载体等核心材料有大量的文献报道, 通过无碳电极设计以及基于LATP锂离子固体电解质的电池设计, 很好地改进了锂空气电池的基本性能[6-8], 但离实际应用还差距甚远, 其电池反应机理方面尚存在争议, 电池技术还没有取得公认的突破。然而, 以锂空气电池为代表的金属空气电池由于其极高的比能量仍是未来电动汽车无法抗拒的追逐目标。
　　金属负极电池的开发在很大程度上取决于固体电解质新体系和新型电极材料的开发, 固态离子学成为高比能量二次电池研究与开发必须掌握的一门重要的科学, 无论是已经获得规模化应用的LiCoO2和LiFePO4等锂离子电池正极材料, Na-β/β″-Al2O3、ZrO2等离子导体, 还是新近突破的Li10GeP2S12和Li7La3Zr2O12[1-2]等锂离子导体新体系, 都为实现锂金属电池新的突破以及锂电池的全固体化、从而从根本上解决锂离子电池的安全性问题奠定了坚实的基础。正因为如此, 锂离子电池的企业界也在大力拓展市场的同时, 不断关注新型二次电池以及固态离子学的进展, 仅以我国两年一届的全国固态离子学学术会议为例, 其规模也从1980年的数十人发展到2012年第16届全国会议的与会代表400余人, 其中近20%代表来自电池与材料企业。可以说, 未来固态离子学将越来越发挥其重要作用, 为新能源技术的发展保驾护航。     

标准早期介入燃料电池研究领域推动新技术产业化进程

一、燃料电池技术飞速发展,需要标准研究介入燃料电池是一种电化学的发电装置,将储存在燃料和氧化剂中的化学能,等温地按电化学原理转化为电能的能量转化装置,被认为是21世纪首选的洁净、高效发电技术。燃料电池按其电解质的不同,可分为碱性燃料电池、磷酸型燃料电池、质子交换膜燃料电池、熔融碳酸盐型燃料电池及固体氧化物燃料电池等。近十年来,尤以质子交换膜燃料电池(PEM-FC)的发展最快,日益受到各国政府、大公司和科研机构的重视。燃料电池既适宜于集中发电,建造大、中型电站和区域分散电站,也可作各种规格的分散电源、电动车、不依…     

小型大功率燃料电池在日研发成功

据报道,日本研发出体积为1立方厘米的固体氧化物型燃料电池,在600摄氏度以下的工作环境中,其最大输出功率可达2瓦,而普通5号电池的功率约为1瓦。[第一段]     

电动汽车和相关电源材料的现状与前景

论述了电动汽车（EV）、电动汽车用镍氢电池、锂离子电池、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）及相关材料的研发现状、产业化前景，指出以电动汽车代替燃油内燃机汽车，以氢能代替碳基燃料，是当前运输业的主要发展方向。     

固体氧化物燃料电池电解质材料的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种能量转换效率高和环境友好的新能源装置.综述了SOFC中固体电解质的研究进展,概述了ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基和以掺杂的LaGaO3为代表的钙钛矿结构固体电解质的研究情况.稳定的高离子电导率固体电解质的研制及其薄膜化研究是降低SOFC工作温度的两个主要途径.     

SOFC单电池局部性能的评价与测试

为了制备高性能大面积固体氧化物燃料电池(SOFC)单电池,解决由于面积过大而导致的单电池上气体分配不均匀及各部分温度差异,通过实验设计测试了单电池的各个区域的性能,包括局部电性能和局部温度.实验在1片10cm×10cm(有效反应面积9cm×9cm)的阳极支撑SOFC单电池上进行,电池的阴极以及空气气体分配板和集流器都被...     

2010年7月部分有色金属价格

由黑龙江省科技厅组织的专家组近日对哈尔滨工业大学孙克宁教授科研团队完成的“中温固体氧化物燃料电池的集成研发”项目进行了成果鉴定。专家组认为，该项目独立开发出的“流延共烧结技术”，实现了我国在固体氧化物燃料电池大面积电池基片制各核心技术方面的突破，单体电池的功率及功率密度以及节能环保等方面技术达到国际先进水平，综合水平国内领先。在当前对清洁能源呼声日高的情况下，该项目将带动我国一系列新能源新材料产业的发展。     

中低温固体氧化物燃料电池陶瓷阴极材料

综述了中低温固体氧化物燃料电池（SOFC）陶瓷阴极材料的研究和发展动态，以及当前应用中存在的主要问题，这些陶瓷材料包括A2Ru2O7-δ陶瓷，具有钙钛矿结构的La1-xSrxCo1-yFeyO3(LSCF)型陶瓷以及Ag-YDB(Y2O3doped Bi2O3）复合陶瓷。