自第二次世界大戰以來,為了適應工業以及宇宙航行等新技術的發展需要,先後研製成了多種新型電池。
《中國新型電池供需預測與投資前景分析報告》研製新型電池都遵循這樣一個方向,即自重小、體積小、容量大、溫度適應範圍寬、使用安全、儲存期長、維護方便。應用於空間技術方面的電池還特別注意性能可靠、密封性好,能經受得住各種嚴酷的空間環境和發射環境的考驗。

1幾種新型電池

1.鋅銀電池
鋅銀電池通稱為銀鋅電池,採用氫氧化鉀或氫氧化鈉為電解液,由銀作正極材料,鋅作負極材料。由銀製成的正極上的活性物質是多孔性銀,由鋅製成的負極上的活性物質主要是氧化鋅。灌入電解液,經充電后,正極的銀變成二價的氧化銀,負極的氧化鋅變成鋅。鋅銀電池一般裝在塑料殼內或裝在鋁合金、不鏽鋼的外殼內。
鋅銀電池主要優點是比能量高,它的能量與質量比(單位質量產生的有效電能量)達100W·h/kg~130W·h/kg(是鉛蓄電池的3~4倍)。適宜於大電流放電的鋅銀電池應用于軍事、航空、移動的通信設備、電子儀器和人造衛星、宇宙航行等方面。製成鈕扣式微型的鋅銀電池應用於電子手錶、助聽器、計算機和心臟起搏器等。
2.鋰電池
鋰在自然界是最輕的金屬元素。以鋰為負極,與適當的正極匹配,可以得到高達380W·h/kg~450W·h/kg的能量質量比。
以鋰作為負極的電池都叫鋰電池。作為一次電池試用的,一種是以高氯酸鋰為電解質,由聚氟化碳作正極材料的鋰電池,另一種是以溴化鋰為電解質由二氧化硫為正極材料的鋰電池。
鋰電池的主要優點是在較小的體積或自重下,能放出較大的電能(比能量比鋅銀電池大得多),放電時電壓十分平穩,儲存壽命長,能在很寬廣溫度範圍內有效工作。應用和鋅銀電池相同。從發展趨勢看,鋰電池的競爭能力將超過鋅銀電池。
3.太陽電池
常用的太陽電池是由硅製成的;一般是在電子型單晶硅的小片上用擴散法滲進一薄層硼,以得到PN結,然後再加上電極。當日光直射到滲了硼的薄層面上時,兩極間就產生電動勢。這種電池可用作人造衛星上儀器的電源。除硅外,砷化鎵也是製作太陽電池的好材料。
4. 核電池
核電池又叫「放射性同位素電池」,它是通過半導體換能器將同位素在衰變過程中不斷地放出具有熱能的射線的熱能轉變為電能而製造而成。核電池已成功地用作航天器的電源、心臟起搏器電源和一些特殊軍事用途。
核電池之技術早在1913年已經被亨利·莫塞萊所發視,使眾科學家都期望此技術能夠用於太空儀器上。但由於一直無法提高能源效率,納米技術研發出更有效之半導體后再被關注。
核電池大致分成兩種類,分別是熱轉換型核電池及非熱轉換型核電池。 熱轉換型是運用會放出大量熱能的同位素,(如鈈238,鋦244及鋦242等)透過熱電效應或光電效應(吸收被自行加熱之同位素的紅外線)來生產電力。而非熱轉換型核電池則使用同位素衰變時放出的β粒子,也就是直接用電子來發電, 中間不涉及使用熱力來產生電力,所以稱為非熱轉換型的核電池。
熱轉換型核電池的能量效率是0.1 ~ 5%,而非熱轉換型核電池則有6~8%。
據1975年的報道,當時國外正對第一個原子電池(原子電池即核電池)進行測試。這個可輸出20瓦、質量為1398kg的原子電池已沉入北海海底,向鄰近的海洋測量站供電。
這種電池密封在長84cm、直徑69cm、鉛外壁厚10cm的圓柱體中。它的核心部分是鍶90。當鍶衰變時,它產生相當於300W的熱能,然後通過熱電發生器將熱能轉化為電能。最後輸出的電功率是20W,電壓28V。據稱這種原子電池不需維護,至少可用5年,估計可用10年。

2新型電池在中國的發展

隨著中國快速發展的經濟對新型電池需求的增加,中國政府將繼續在政策、資金等方面支持新型電池的研究與發展。
隨著全球範圍內電子信息產品製造業的迅猛發展,與電子產品小型化、便攜化相適應的新型電池產業獲得了前所未有的發展機遇。以鋰電池、太陽能電池、燃料電池為代表的新型電池產業步入了高速成長期,產業規模增長迅猛。在作為外力的下游製造業市場需求拉動和作為內力的自身技術進步持續推進的雙重作用下,新型電池產業的產業鏈日趨完善、產業內涵進一步豐富、產業轉移趨勢合理,產業發展的勢頭強勁。
中國新型電池企業必須抓住新的發展形勢,加強新型電池安全性的研究,提高產品競爭力,加強品牌意識,順應小型化、輕量化發展趨勢,加大新型電池的開發應用,加速新技術開發,降低原材料消耗,降低成本,加強合作,只有這樣才能在新形勢下立於不敗之地。
節能和新能源技術是21世紀人類最具潛力的技術之一,日益成熟的新能源技術也將給人們的生活帶來巨大的變化。作為新能源領域的重要組成部分,新型電池工業現已成為全球經濟發展的一個新熱點。以鋰離子電池、太陽能電池、燃料電池為代表的新型電池產業步入了高速成長期,產業規模增長迅猛。在作為外力的下游製造業市場需求拉動和作為內力的自身技術進步持續推進的雙重作用下,新型電池產業的產業鏈日趨完善、產業內涵進一步豐富、產業轉移趨勢合理,產業發展的勢頭強勁。
新型綠色環保電池已經或將在電子信息、新能源及環境保護等面向21世紀的重大技術領域中發揮舉足輕重的作用,同時新型電池在滿足現代化軍事裝備及武器、交通運輸、辦公自動化、礦產探查、石油鑽井、醫療器械乃至家用電器等所有領域的需求方面,也具有非常重要的意義。
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