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1、新能源材料的研究进展及其应用摘要:新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。新能源是降低碳排放、优化能源结构、实现可持续发展的重要途径,新能源材料是引导和支撑新能源发展的重要基础,对新能源的发展发挥了重要作用,一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生。在新能源系统中得到了大量应用。主要介绍目前在新能源发展过程中发挥重要作用的锂离子电池关键材料、相变储热材料及储氢材料等新能源材料的现状应用及存在问题。关键词:新能源;储热；储氢ProgressinResearchofGreenEnerg
2、yMaterialsAbstract:Newenergymaterials referstothe functionalmaterial or structurefunctionintegrationmaterialsupporting thedevelopmentofnewenergy, with energystorageandconversion function.Utilizinggreenenergyisoneofthewaystodecreasecarbonemission,optimizeenergystructu
3、reandrealizesustainabledevelopment.Newenergymaterialsareimportantforguidingandsupportingthedevelopmentofnewenergyandareextensivelyusedinthenewenergysystems.Currentstatusandexistingproblemsofsomenewenergymaterialsthatplayimportantrolesinthedevelopingprocessofnewenergy
4、,suchasrelatedmaterialsforbatteries,andhydrogenenergyandfuelcells,phasechangethermalstoragematerialsandhydrogenstoragematerialsarebrieflyintroduced.Keywords:newenergy;thermalstorage；hydrogenstorage引言新能源和再生清洁能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的5个技术领域之一。新能源包括太阳能、生物质能、核能、风能、地热、海洋能
5、等一次能源以及二次能源中的氢能等。新能源材料是指支撑新能源发展的、具有能量储存和转换功能的功能材料或结构功能一体化材料。[1]新能源材料对新能源的发展发挥了重要作用,一些新能源材料的发明催生了新能源系统的诞生,一些新能源材料的应用提高了新能源系统的效率,新能源材料的使用直接影响着新能源系统的投资与运行成本。本文主要介绍锂离子电池关键材料、相变储热材料及储氢材料等新能源材料的现状及存在问题。1.锂离子电池关键材料新能源汽车用锂离子动力电池和新能源大规模储能用锂离子电池也已日渐成熟,市场前景广阔。近10年来锂离子电池技术发展迅速,其
6、比能量由100Wh/kg增加到180Wh/kg,比功率达到2000W/kg,循环寿命达到1000次以上。[2]在此基础上,如何进一步提高锂离子电池的性价比及其安全性是目前的研究重点,其中开发具有优良综合性能的正负极材料、工作温度更高的新型隔膜和加阻燃剂的电解液是提高锂离子电池安全性和降低成本的重要途径。1.1锂离子电池正极材料应用及相关问题锂离子电池的正极材料比容量目前仅130mAh/g左右,远低于负极材料350mAh/g的比容量,成为锂离子电池容量的限制因素,因此改善正极材料性能是提高锂离子电池性能的关键因素之一。LiCoO2
7、一直是锂离子电池的主导正极材料。它是一种具有层状结构的化合物,为A-NaFeO2六方形结构,R3m空间群,其理论比容量为274mAh/g,实际比容量为140~155mAh/g,平均电压317V[3]。LiCoO2可以快速充放电,在2175~413V范围内,锂离子在LixCoO2中可可逆脱嵌,材料具有较好的结构稳定性和循环性能[4]。但LiCoO2热稳定性较差,同时当充电电压由413V提高到414V时,LiCoO2的晶格参数c由1144nm急剧下降至1140nm,导致其电化学性能和安全性能下降[5]。尖晶石结构LMin2O4正极材
8、料具有比LiCoO2更好的安全性,而且价格低廉,特别适用于动力电池。LMin2O4属于立方晶系,为Fd3m空间群,其理论比容量为148mAh/g,实际比容量一般在115~125mAh/g之间,在313~4135V之间充放电时可逆性好[6]。但尖晶石LMin2O4
