1、新能源與材料科學(xué)新能源與材料科學(xué)新能源材料新能源材料新能源及材料科學(xué)基礎(chǔ)與進(jìn)展新能源及材料科學(xué)基礎(chǔ)與進(jìn)展 新能源材料是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以新能源材料是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料。及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料。 新能源技術(shù)材料新能源技術(shù)材料 能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能材料能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)能材料 節(jié)能材料節(jié)能材料當(dāng)前的研究熱點(diǎn)：當(dāng)前的研究熱點(diǎn)： 高能儲(chǔ)氫材料、聚合物電池材料、中溫固體高能儲(chǔ)氫材料、聚合物電池材料、中溫固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料，多晶薄膜太陽氧化物燃料電池電解質(zhì)材料，多晶薄膜太陽能電池材料、新型儲(chǔ)能材料。能電池材料、新型儲(chǔ)能材料。新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)

2、狀包括以下幾個(gè)方面：新能源材料的應(yīng)用現(xiàn)狀包括以下幾個(gè)方面：（1 1）鋰離子電池及其關(guān)鍵材料鋰離子電池及其關(guān)鍵材料（2 2）鎳氫電池及其關(guān)鍵材料）鎳氫電池及其關(guān)鍵材料（3 3）燃料電池材料）燃料電池材料（4 4）太陽能電池材料）太陽能電池材料（5 5）太陽光太陽光- -熱轉(zhuǎn)換及材料熱轉(zhuǎn)換及材料 （6 6）發(fā)展核能的關(guān)鍵材料發(fā)展核能的關(guān)鍵材料（7 7）其它新能源材料其它新能源材料審計(jì)學(xué)院審計(jì)學(xué)院-新能源材料新能源材料 鋰離子電池的定義鋰離子電池的定義 指以兩種不同的能夠可逆地插入及脫出鋰離子的嵌指以兩種不同的能夠可逆地插入及脫出鋰離子的嵌鋰化合物分別作為電池正極和負(fù)極的二次電池體系鋰化合物分別作為

3、電池正極和負(fù)極的二次電池體系鋰離子電池及其關(guān)鍵材料鋰離子電池及其關(guān)鍵材料鋰離子電池的發(fā)展歷史鋰離子電池的發(fā)展歷史 19801980年，年，M. ArmandM. Armand等人首先提出用嵌鋰化合物來代替二次等人首先提出用嵌鋰化合物來代替二次鋰電池中的金屬鋰負(fù)極，并提出鋰電池中的金屬鋰負(fù)極，并提出“搖椅式電池?fù)u椅式電池”（rocking rocking chair batterychair battery）的概念）的概念 嵌鋰化合物代替二次鋰電池中的金屬鋰負(fù)極，電池的安全嵌鋰化合物代替二次鋰電池中的金屬鋰負(fù)極，電池的安全性大為改善，并且具有良好的循環(huán)壽命，同時(shí)電池的充放性大為改善，并且具有良好

4、的循環(huán)壽命，同時(shí)電池的充放電效率也得到提高電效率也得到提高 19901990年日本年日本SonySony公司研制出以石油焦為負(fù)極、公司研制出以石油焦為負(fù)極、LiCoOLiCoO2 2為正為正極的鋰離子二次電池極的鋰離子二次電池 鋰離子電池的應(yīng)用范圍鋰離子電池的應(yīng)用范圍 小型電池：手機(jī)電池、筆記本電腦電池等小型電池：手機(jī)電池、筆記本電腦電池等 大型電池：電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、混合動(dòng)力汽車、電大型電池：電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車、混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車等動(dòng)汽車等 其它：人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面其它：人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面 鋰離子電池的工作原理鋰離子電池的工作原理+21-2LiCoOLi C

5、oO + Li + exxx+66C + Li + eLi C xxx 261-26C + LiCoOLi C + Li CoOxx正極正極 負(fù)極負(fù)極 電池電池 鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1 1、比能量比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度，目前已達(dá)到、比能量比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度，目前已達(dá)到460-600Wh/kg460-600Wh/kg，是，是鉛酸電池的約鉛酸電池的約6-76-7倍；倍； 2 2、使用壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá)到、使用壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá)到6 6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池有年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池有可以使用可以使用10,00010,000次的記錄；次的記錄； 3 3、額定

6、電壓高（單體工作電壓為、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V3.7V或或3.2V3.2V），約等于），約等于3 3只鎳鎘或鎳氫只鎳鎘或鎳氫的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組； 4 4、具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)、具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到到15-30C15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速；充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速； 5 5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/1%/月以下，不到鎳氫電池的月以下

7、，不到鎳氫電池的1/201/20； 6 6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-61/5-6； 7 7、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在-20-60-20-60的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在處理，可以在-45-45環(huán)境下使用；環(huán)境下使用； 8 8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。 鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1 1、比能量比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度

8、，目前已達(dá)到、比能量比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度，目前已達(dá)到460-600Wh/kg460-600Wh/kg，是，是鉛酸電池的約鉛酸電池的約6-76-7倍；倍； 2 2、使用壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá)到、使用壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá)到6 6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池有年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池有可以使用可以使用10,00010,000次的記錄；次的記錄； 3 3、額定電壓高（單體工作電壓為、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V3.7V或或3.2V3.2V），約等于），約等于3 3只鎳鎘或鎳氫只鎳鎘或鎳氫的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組； 4 4、具備高功率承受力，其中電

9、動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)、具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到到15-30C15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速；充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速； 5 5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/1%/月以下，不到鎳氫電池的月以下，不到鎳氫電池的1/201/20； 6 6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-61/5-6； 7 7、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在-20-60-20-60的環(huán)境下使用，

10、經(jīng)過工藝上的的環(huán)境下使用，經(jīng)過工藝上的處理，可以在處理，可以在-45-45環(huán)境下使用；環(huán)境下使用； 8 8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。 正極材料正極材料對(duì)鋰離子正負(fù)極材料的要求：對(duì)鋰離子正負(fù)極材料的要求：具有層狀或隧道的晶體結(jié)構(gòu)，以利于鋰離子的嵌入和脫具有層狀或隧道的晶體結(jié)構(gòu)，以利于鋰離子的嵌入和脫出，該晶體結(jié)構(gòu)牢固，在充放電電壓范圍內(nèi)的穩(wěn)定性好出，該晶體結(jié)構(gòu)牢固，在充放電電壓范圍內(nèi)的穩(wěn)定性好，使電極具有良好的充放可逆性，以保證，使電極具

11、有良好的充放可逆性，以保證鋰離子電池的鋰離子電池的循環(huán)壽命循環(huán)壽命; ;1.1.充放電過程中，應(yīng)有盡可能多的鋰離子嵌入和脫出，使充放電過程中，應(yīng)有盡可能多的鋰離子嵌入和脫出，使電極具有較高的電化學(xué)容量電極具有較高的電化學(xué)容量; ;在鋰離子進(jìn)行嵌脫時(shí)，電極反應(yīng)的自由能變化應(yīng)較小，在鋰離子進(jìn)行嵌脫時(shí)，電極反應(yīng)的自由能變化應(yīng)較小，以使電池有較平穩(wěn)的充放電電壓，以利于鋰離子電池的以使電池有較平穩(wěn)的充放電電壓，以利于鋰離子電池的廣泛應(yīng)用廣泛應(yīng)用; ;鋰離子應(yīng)有較大的擴(kuò)散系數(shù)，以減少極化造成的能量損鋰離子應(yīng)有較大的擴(kuò)散系數(shù)，以減少極化造成的能量損耗，保證電池有較好的快充放電性能耗，保證電池有較好的快充放電

12、性能; ;分子量小，提高重量能量密度；摩爾體積小，提高體積分子量小，提高重量能量密度；摩爾體積小，提高體積能量密度能量密度. .審計(jì)學(xué)院審計(jì)學(xué)院-新能源材料新能源材料LiCoOLiCoO2 2正極材料正極材料二維層狀結(jié)構(gòu)二維層狀結(jié)構(gòu) 鋰離子電導(dǎo)率高，擴(kuò)散系數(shù)鋰離子電導(dǎo)率高，擴(kuò)散系數(shù)1010-9-91010-7-7cm/s cm/s 充電上限電壓充電上限電壓4.3V4.3V，高于此電壓基本結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變，高于此電壓基本結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變制備方法：固相合成法制備方法：固相合成法+21-2LiCoOLi CoO + Li + exxx（0 x0.5） 23322Li CO + 2CoCO = 2LiCo

13、O + 3COLiNiOLiNiO2 2正極材料正極材料與與LiCoOLiCoO2 2相比，相比，LiNiOLiNiO2 2具有的優(yōu)勢(shì)具有的優(yōu)勢(shì) 制備困難：制備電化學(xué)性能良好且具有化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)的制備困難：制備電化學(xué)性能良好且具有化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)的LiNiOLiNiO2 2條條件非常苛刻件非常苛刻制備的制備的LiNiOLiNiO2 2一般表示為一般表示為L(zhǎng)iLi2x2xNiNi2-2x2-2xO O2 2，x=0.3x=0.30.50.5改性主要有摻雜和包覆處理改性主要有摻雜和包覆處理, ,較為成功的是較為成功的是CoCo的摻雜的摻雜鋰錳氧化物鋰錳氧化物 Mn Mn資源非常豐富、無毒、價(jià)廉資源非常豐

14、富、無毒、價(jià)廉; ; 鋰錳氧化物是最有希望取鋰錳氧化物是最有希望取代鋰鈷氧化物的正極活性物質(zhì)之一代鋰鈷氧化物的正極活性物質(zhì)之一 1. 1. 尖晶石型尖晶石型LiLix xMnMn2 2O O4 4立方結(jié)構(gòu)立方結(jié)構(gòu) 當(dāng)當(dāng)1 x 21 160mAh/g, 3C160mAh/g, 3C大電流下放電比容量大電流下放電比容量 130 130 mAh/g, mAh/g, 其在原料來源、成本、環(huán)保和化學(xué)穩(wěn)定性方面也都其在原料來源、成本、環(huán)保和化學(xué)穩(wěn)定性方面也都令人滿意。令人滿意。n影響材料的最主要因素是影響材料的最主要因素是LiFePOLiFePO4 4室溫下的低電導(dǎo)率室溫下的低電導(dǎo)率 負(fù)極材料負(fù)極材料碳負(fù)

15、極材料：石墨碳負(fù)極材料：石墨 典型的石墨化負(fù)極材料有石墨化中間相微珠、天然石墨和典型的石墨化負(fù)極材料有石墨化中間相微珠、天然石墨和石墨化碳纖維石墨化碳纖維 理論容量理論容量372mAh/g372mAh/g，電位基本與金屬鋰接近，電位基本與金屬鋰接近. . 不可逆容量低，首次充電效率高，且價(jià)格低廉。不可逆容量低，首次充電效率高，且價(jià)格低廉。 固體電解質(zhì)層固體電解質(zhì)層(SEI)(SEI) 對(duì)于所有的碳材料，在鋰嵌入石墨層間時(shí)，電解質(zhì)溶液中的對(duì)于所有的碳材料，在鋰嵌入石墨層間時(shí)，電解質(zhì)溶液中的有機(jī)溶劑和鋰鹽均可能從電極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，在有機(jī)溶劑和鋰鹽均可能從電極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，在電極

16、表面形成對(duì)電子絕緣而對(duì)離子導(dǎo)電的電極表面形成對(duì)電子絕緣而對(duì)離子導(dǎo)電的固體電解質(zhì)層固體電解質(zhì)層(SEI).(SEI). 其主要組成為其主要組成為L(zhǎng)iLi2 2COCO3 3、ROCOROCO2 2Li. Li. 當(dāng)當(dāng)SEISEI層的厚度增加層的厚度增加到能夠阻止溶劑從電極上得到電子時(shí)，還原反應(yīng)自行終止，到能夠阻止溶劑從電極上得到電子時(shí)，還原反應(yīng)自行終止，相當(dāng)于在電極表面形成了一層鈍化膜相當(dāng)于在電極表面形成了一層鈍化膜 主要缺點(diǎn)是墨片面容易發(fā)生剝離，循環(huán)性能不是很理想，需主要缺點(diǎn)是墨片面容易發(fā)生剝離，循環(huán)性能不是很理想，需要進(jìn)行改性處理要進(jìn)行改性處理. . 氧化物負(fù)極材料氧化物負(fù)極材料p無定形錫基

17、復(fù)合氧化物：無定形錫基復(fù)合氧化物：SnMSnMx xO Oy y SnSi SnSi0.40.4AlAl0.20.2P P0.60.6O O3.63.6p零應(yīng)變材料零應(yīng)變材料 LiTiLiTi5 5O O1212 相對(duì)于金屬鋰的電位為相對(duì)于金屬鋰的電位為1.5V1.5V，因而與，因而與4V4V的正極材料配對(duì)形的正極材料配對(duì)形成成2.5V2.5V的電池的電池. .可逆容量一般為可逆容量一般為150mAh/g. 150mAh/g. 鋰的嵌入和脫鋰的嵌入和脫嵌不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，循環(huán)壽命很好。嵌不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)變，循環(huán)壽命很好。電解液電解液對(duì)鋰離子電池電解液的要求對(duì)鋰離子電池電解液的要求鋰離子電導(dǎo)率高。在一般穩(wěn)

18、定范圍內(nèi)，電導(dǎo)率要達(dá)到鋰離子電導(dǎo)率高。在一般穩(wěn)定范圍內(nèi)，電導(dǎo)率要達(dá)到3 31010-3-32 21010-2-2S/cmS/cm。電化學(xué)窗口大。即電化學(xué)性能在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反電化學(xué)窗口大。即電化學(xué)性能在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)。應(yīng)。電解質(zhì)的可用液態(tài)范圍寬，在電解質(zhì)的可用液態(tài)范圍寬，在40407070范圍內(nèi)均為液態(tài)。范圍內(nèi)均為液態(tài)。1.1.熱性能穩(wěn)定，在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)。熱性能穩(wěn)定，在較寬的范圍內(nèi)不發(fā)生分解反應(yīng)。化學(xué)穩(wěn)定性高，即與電池體系的電極材料、集化學(xué)穩(wěn)定性高，即與電池體系的電極材料、集流體、隔膜、粘接劑等基本上不發(fā)生反應(yīng)。流體、隔膜、粘接劑等基本上不發(fā)生反應(yīng)。最大可能促

19、進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行；最大可能促進(jìn)電極可逆反應(yīng)的進(jìn)行；沒有毒性，使用安全；沒有毒性，使用安全；容易制備，成本低容易制備，成本低。隔膜材料隔膜材料 隔膜在電池中的作用是將正極與負(fù)極材料隔開，容許離子通隔膜在電池中的作用是將正極與負(fù)極材料隔開，容許離子通過而不能讓電子通過。鋰離子電池常用的隔膜材料有纖維紙過而不能讓電子通過。鋰離子電池常用的隔膜材料有纖維紙或者無紡布以及合成樹脂的多孔薄膜。或者無紡布以及合成樹脂的多孔薄膜。大多采用微孔聚烯烴隔膜，具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定大多采用微孔聚烯烴隔膜，具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，而且具有高溫自閉性能，確保鋰離子電池在日常生活中性，而且具有高溫自閉性

20、能，確保鋰離子電池在日常生活中使用的安全性。使用的安全性。厚度厚度10-4010-40微米，孔徑微米，孔徑50-25050-250納米，孔隙率納米，孔隙率35%35%1.1.世界上僅有日本、美國(guó)能大規(guī)模生產(chǎn)鋰電池隔膜。世界上僅有日本、美國(guó)能大規(guī)模生產(chǎn)鋰電池隔膜。有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑要求要求: :有機(jī)溶劑應(yīng)當(dāng)在相當(dāng)?shù)偷碾娢幌路€(wěn)定或不與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，因有機(jī)溶劑應(yīng)當(dāng)在相當(dāng)?shù)偷碾娢幌路€(wěn)定或不與金屬鋰發(fā)生反應(yīng)，因此必須是非質(zhì)子溶劑；此必須是非質(zhì)子溶劑；極性高（也就是介電常數(shù)大），能溶解足夠的鋰鹽（鋰鹽容易解極性高（也就是介電常數(shù)大），能溶解足夠的鋰鹽（鋰鹽容易解離）；同時(shí)黏度低（離子移動(dòng)速度快），從而使電

21、導(dǎo)率高；離）；同時(shí)黏度低（離子移動(dòng)速度快），從而使電導(dǎo)率高；溶點(diǎn)低、沸點(diǎn)高，蒸汽壓低，工作溫度范圍寬溶點(diǎn)低、沸點(diǎn)高，蒸汽壓低，工作溫度范圍寬 但是上述幾方面基本相互沖突但是上述幾方面基本相互沖突, ,通常采用混合溶劑來彌補(bǔ)各組分的通常采用混合溶劑來彌補(bǔ)各組分的缺點(diǎn)缺點(diǎn) 一般采用直鏈酯和環(huán)酯一般采用直鏈酯和環(huán)酯 ( (如如EC+DMCEC+DMC，PC+DEC)PC+DEC)混合溶劑混合溶劑電解質(zhì)電解質(zhì)無機(jī)鋰鹽無機(jī)鋰鹽 LiClOLiClO4 4、LiBFLiBF4 4、LiPFLiPF6 6、LiAsFLiAsF6 6有機(jī)鋰鹽有機(jī)鋰鹽 三氟甲基磺酸鋰三氟甲基磺酸鋰 LiCFLiCF3 3SOS

22、O3 3 二二( (三氟甲基磺酰三氟甲基磺酰) )亞胺鋰亞胺鋰 LiN(CFLiN(CF3 3SOSO2 2) )2 2 三三( (三氟甲基磺酰三氟甲基磺酰) )甲基鋰甲基鋰 LiC(SOLiC(SO2 2 CF CF3 3) )聚合物鋰離子電池聚合物鋰離子電池聚合物電池的提出聚合物電池的提出 用液體電解質(zhì)組裝的鋰離子電池在使用過程中逐漸暴露出用液體電解質(zhì)組裝的鋰離子電池在使用過程中逐漸暴露出易生長(zhǎng)枝晶、漏液、安全性差等問題易生長(zhǎng)枝晶、漏液、安全性差等問題 聚合物鋰離子電池（聚合物鋰離子電池（PLIBPLIB，Polymer Lithium Ion Polymer Lithium Ion Ba

23、tteryBattery）的主要優(yōu)點(diǎn)是無漏液、電池尺寸形狀容易設(shè)計(jì)）的主要優(yōu)點(diǎn)是無漏液、電池尺寸形狀容易設(shè)計(jì)，電池安全性大為提高。，電池安全性大為提高。 現(xiàn)有三種聚合物鋰離子電池：（現(xiàn)有三種聚合物鋰離子電池：（1 1）固體聚合物電解質(zhì)電）固體聚合物電解質(zhì)電池（池（2 2）凝膠聚合物電解質(zhì)電池（）凝膠聚合物電解質(zhì)電池（3 3）聚合物正極電池）聚合物正極電池聚合物電解質(zhì)的工作原理聚合物電解質(zhì)的工作原理定義：定義： 含有聚合物材料且能像液體一樣導(dǎo)電的電解質(zhì)含有聚合物材料且能像液體一樣導(dǎo)電的電解質(zhì)導(dǎo)電機(jī)理：導(dǎo)電機(jī)理： （1 1）首先遷移離子如鋰離子等與聚合物鏈上的）首先遷移離子如鋰離子等與聚合物鏈上的

24、極性極性基團(tuán)基團(tuán)如氧、氮等原子配位；如氧、氮等原子配位； （2 2）在電場(chǎng)作用下，隨著聚合物高彈區(qū)中分子鏈段）在電場(chǎng)作用下，隨著聚合物高彈區(qū)中分子鏈段的熱運(yùn)動(dòng)，遷移離子與極性基團(tuán)不斷發(fā)生配位和解配的熱運(yùn)動(dòng)，遷移離子與極性基團(tuán)不斷發(fā)生配位和解配位的過程，從而實(shí)現(xiàn)離子的遷移。位的過程，從而實(shí)現(xiàn)離子的遷移。 聚合物電解質(zhì)的分類聚合物電解質(zhì)的分類 聚合物電解質(zhì)可分為：固體聚合物電解質(zhì)聚合物電解質(zhì)可分為：固體聚合物電解質(zhì)SPE (Solid SPE (Solid Polymer Electrolyte)Polymer Electrolyte)和凝膠聚合物電解質(zhì)和凝膠聚合物電解質(zhì)GPE (Gel GPE

25、(Gel Polymer Electrolyte)Polymer Electrolyte) 目前已開發(fā)的聚合物電解質(zhì)有：聚環(huán)氧乙烯目前已開發(fā)的聚合物電解質(zhì)有：聚環(huán)氧乙烯(PEO)(PEO)基、聚甲基、聚甲基丙烯酸甲酯基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)基、聚偏氟乙烯基、聚偏氟乙烯(PVDF)(PVDF)基、聚丙烯腈基、聚丙烯腈(PAN)(PAN)基和聚氯乙烯基和聚氯乙烯(PVC)(PVC)基等，并在此基礎(chǔ)上形成各種共基等，并在此基礎(chǔ)上形成各種共聚物電解質(zhì)聚物電解質(zhì)新型聚合物鋰離子電池新型聚合物鋰離子電池 TiSTiS2 2為負(fù)極的聚合物鋰離子電池為負(fù)極的聚合物鋰離子電池 Dion Dion 電

26、池電池24(-) TiS LiClO -PC+EC-PAN LiMO (+)2221-2TiS + LiCoOLi TiS + Li CoOxx443x(-) C LiClO -PC+EC-PMMA (C H N) (+)-+-43344334(C H N) + ClO (C H N ) (ClO ) + xxxxe+-4334643346C + (C H N) + LiClOLi C + (C H N ) (ClO )xxxx太陽光太陽光- -熱轉(zhuǎn)換及材料熱轉(zhuǎn)換及材料 用于太陽集熱器的選擇性吸收涂層（表面），用于建筑幕墻玻璃和交通工具的選擇性透、反射薄膜材料和電致變色薄膜材料與器件，用于集熱

27、器的具有太陽光譜高透射比的硼硅玻璃，聚碳酸酯制成的蜂窩結(jié)構(gòu)，以及貯能材料等，推動(dòng)了太陽光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展。 太陽能的熱利用，是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的器件叫“集熱器”。例如 “太陽灶”； “太陽熱水器”； “太陽能干燥器”等等。太陽能熱利用是可再生能源技術(shù)領(lǐng)域商業(yè)化程度最高、推廣應(yīng)用最普遍的技術(shù)之一。 1998年世界太陽能熱水器的總保有量約5400萬平方米。按照人均使用太陽能熱水器面積，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分別為1平方米人和O7 平方米人。日本有2O的家庭使用太陽能熱水器，以色列有80的家庭使用太陽能熱水器。 太陽能的熱利用主要是以下方面： 1太陽能空調(diào)降溫

28、太陽能制冷及在空調(diào)降溫研究工作重點(diǎn)是尋找高效吸收和蒸發(fā)材料，優(yōu)化系統(tǒng)熱特性，建立數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)程序，研究新型制冷循環(huán)等。 2太陽能熱發(fā)電 太陽能熱發(fā)電 是利用集熱器將太陽輻射能 轉(zhuǎn)換成熱能并通過熱力循環(huán)過程進(jìn)行發(fā)電，是太陽能熱利用的重要方面。 3太陽房 太陽房是直接利用太陽輻射能的重要方面。通過建筑設(shè)計(jì)把高效隔熱材料、透光材料、儲(chǔ)能材料等有機(jī)地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能，達(dá)到房屋采暖目的。太陽房可以節(jié)約7590的能耗，并具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，成為各國(guó)太陽能利用技術(shù)的重要方面。被動(dòng)式太陽房平均每平方米建筑面積每年可節(jié)約2O4O公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，用于蔬菜和花卉種植的太陽能溫室

29、在中國(guó)北方地區(qū)較多采用。全國(guó)太陽能溫室面積總計(jì)約700萬畝，發(fā)揮著較好的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)在相關(guān)的透光隔熱材料、帶涂層的控光玻璃、節(jié)能窗等沒有商業(yè)化，使太陽房的水平受到限制。 4熱利用的其它方面 太陽灶 我國(guó)目前大約有15萬臺(tái)太陽灶在使用中。太陽灶表面可以加涂一層光譜選擇性材料，如二氧化硅之類的透明涂料，以改變陽光的吸收與發(fā)射，最普通的反光鏡為鍍銀或鍍鋁玻璃鏡，也有鋁拋光鏡面和滌綸薄膜鍍鋁材料等。提高太陽灶的效率。每個(gè)太陽灶每年可節(jié)約300千克標(biāo)準(zhǔn)煤。 太陽能干燥 是熱利用的一個(gè)方面。目前我國(guó)已經(jīng)安裝了有1000多套太陽能干燥系統(tǒng)，總面積約2萬平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草藥于燥等。 太陽

30、輻射的能量譜主要分布在波長(zhǎng) 03m至3m范圍；人眼視覺靈敏譜的波長(zhǎng)在0；41m至07m范圍，對(duì)人眼敏感的波長(zhǎng)，幾乎是在太陽輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)間隔內(nèi)；一般物體溫度的黑體輻射譜的波長(zhǎng)在2m至100m范圍，太陽光。熱轉(zhuǎn)換材料的光-熱性能，即輻射特性如透射比、反射比、吸收比和發(fā)射比等反映在太陽光譜一物體熱譜內(nèi)。 太陽光譜選擇性吸收涂層（表面）太陽光譜選擇性吸收涂層（表面） 具有高的太陽吸收比和低的發(fā)射比的涂層（表面），稱為太陽（光譜）選擇具有高的太陽吸收比和低的發(fā)射比的涂層（表面），稱為太陽（光譜）選擇性吸收涂層。應(yīng)用最廣泛的選擇性吸收涂層為三層結(jié)構(gòu)，即由底層、中層和性吸收涂層。應(yīng)用最廣泛的選擇性吸收涂層

31、為三層結(jié)構(gòu)，即由底層、中層和表層組成。表層組成。 貼近襯底的底層為紅外高反射即低發(fā)射比的貼近襯底的底層為紅外高反射即低發(fā)射比的金屬層金屬層，如金、銀、銅、鋁、鎳，如金、銀、銅、鋁、鎳等；等； 中層為吸收層中層為吸收層，是由若干金屬一介質(zhì)復(fù)合薄膜的次層組成，金屬粒子的尺寸，是由若干金屬一介質(zhì)復(fù)合薄膜的次層組成，金屬粒子的尺寸、形狀及其占該次層的體積比決定了該次層的光學(xué)常數(shù)，靠近金屬底層的吸、形狀及其占該次層的體積比決定了該次層的光學(xué)常數(shù)，靠近金屬底層的吸收次層具有強(qiáng)的吸收，收次層具有強(qiáng)的吸收， 表層為減反層表層為減反層，該層具有低的折射率，該層具有低的折射率n n（n n1.91.9及低的消光系

32、數(shù)（及低的消光系數(shù)（k k0.250.25），或是增加對(duì)太陽光的捕獲的微不平表面層。這樣的光譜選擇性吸收涂層），或是增加對(duì)太陽光的捕獲的微不平表面層。這樣的光譜選擇性吸收涂層具有優(yōu)異的光譜選擇性，即高的太陽吸收比，低的發(fā)射。具有優(yōu)異的光譜選擇性，即高的太陽吸收比，低的發(fā)射。 太陽選擇性吸收涂層的制備技術(shù)可以分為三大類：噴涂與太陽選擇性吸收涂層的制備技術(shù)可以分為三大類：噴涂與溶膠，化學(xué)與電化學(xué)方法和真空蒸發(fā)與磁控濺射方法。溶膠，化學(xué)與電化學(xué)方法和真空蒸發(fā)與磁控濺射方法。 對(duì)于產(chǎn)生生活熱水的平板太陽集熱器，采用噴涂太陽吸收對(duì)于產(chǎn)生生活熱水的平板太陽集熱器，采用噴涂太陽吸收比高、發(fā)射比略高的涂層便能

33、滿足使用要求；鋁吸熱板上可比高、發(fā)射比略高的涂層便能滿足使用要求；鋁吸熱板上可采用陽極氧化與交流電解著色涂層，銅吸熱板以采用電鍍黑采用陽極氧化與交流電解著色涂層，銅吸熱板以采用電鍍黑鉻涂層為宜。鉻涂層為宜。 對(duì)于全玻璃真空太陽集熱管主流是采用磁控濺射技術(shù)，多層不對(duì)于全玻璃真空太陽集熱管主流是采用磁控濺射技術(shù)，多層不銹鋼將銅（澳大利亞專利）采用單靶磁控濺射制備氮鋁（銹鋼將銅（澳大利亞專利）采用單靶磁控濺射制備氮鋁（中國(guó)專利）涂層。中國(guó)專利）涂層。 真空蒸發(fā)或?yàn)R射技術(shù)制備用于平板太陽集熱器的吸收涂層，另真空蒸發(fā)或?yàn)R射技術(shù)制備用于平板太陽集熱器的吸收涂層，另一方面應(yīng)研制用于高溫的太陽選擇性吸收涂層，

34、使其具有耐高一方面應(yīng)研制用于高溫的太陽選擇性吸收涂層，使其具有耐高溫、很高太陽吸收比與極低發(fā)射比的優(yōu)異性能。溫、很高太陽吸收比與極低發(fā)射比的優(yōu)異性能。 選擇性透、反射薄膜材料選擇性透、反射薄膜材料 選擇性透、反射薄膜可以分為三種基本類型，主要應(yīng)用于選擇性透、反射薄膜可以分為三種基本類型，主要應(yīng)用于建筑幕墻鍍膜玻璃、汽車等交通工具。建筑幕墻鍍膜玻璃、汽車等交通工具。 1 1）陽光控制膜）陽光控制膜 陽光控制膜通過增加吸收與反射可顯著降低太陽輻射通過陽光控制膜通過增加吸收與反射可顯著降低太陽輻射通過玻璃窗，同時(shí)能保持室內(nèi)的充足光線。這類膜系具有良好的耐玻璃窗，同時(shí)能保持室內(nèi)的充足光線。這類膜系具有

35、良好的耐磨性與化學(xué)穩(wěn)定性，可用于單層玻璃窗，適合在氣溫較高的地磨性與化學(xué)穩(wěn)定性，可用于單層玻璃窗，適合在氣溫較高的地區(qū)使用。氧化物薄膜的不同厚度可以獲得藍(lán)色、銀色、古銅色區(qū)使用。氧化物薄膜的不同厚度可以獲得藍(lán)色、銀色、古銅色和金色等絢麗色彩。不同厚度的金屬膜可以獲得不同的透射比和金色等絢麗色彩。不同厚度的金屬膜可以獲得不同的透射比與反射比。與反射比。 2 2）低發(fā)射膜）低發(fā)射膜 雙層玻璃窗的熱量損失由玻璃的高發(fā)射比（雙層玻璃窗的熱量損失由玻璃的高發(fā)射比（0.840.84）引起，）引起，具有發(fā)射比具有發(fā)射比0.040.04一一0.100.10的低發(fā)射膜的雙層玻璃窗，其傳熱系數(shù)的低發(fā)射膜的雙層玻璃

36、窗，其傳熱系數(shù)可由普通雙層玻璃窗的可由普通雙層玻璃窗的2.6W2.6Wm Km K降至降至1.4W1.4Wm Km K可見光透射比可見光透射比可達(dá)可達(dá)0.800.80。 典型的是典型的是SnOSnO2 2AgAgSnOSnO，或，或TiOTiO2 2AgAgTi0Ti02 2。 3 3）電致變色薄膜與器件）電致變色薄膜與器件 由于太陽輻射、溫度或電場(chǎng)的作用使薄膜的光學(xué)性能發(fā)生變由于太陽輻射、溫度或電場(chǎng)的作用使薄膜的光學(xué)性能發(fā)生變化，分別稱為光致變色、熱致變色或電致變色在電場(chǎng)作用下，化，分別稱為光致變色、熱致變色或電致變色在電場(chǎng)作用下，薄膜顏色發(fā)生改變稱為電致變色。薄膜顏色發(fā)生改變稱為電致變色。 這種變化是可逆與持久的，當(dāng)開路時(shí)薄膜具有記憶性，需要這種變化是可逆與持久的，當(dāng)開路時(shí)薄膜具有記憶性，需要改變光學(xué)性能時(shí)只要施加一次直流低電壓，