性能卓越的新型电池，本文主要内容关键词为：电池论文,性能论文,卓越论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
传统的锌锰干电池和铅酸蓄电池，因其能量密度较低和污染环境，已逐渐淡出日常生活及其他应用领域。轻便、可逆、高效、绿色，是新型化学电源的发展方向。性能卓越、种类繁多的各种新型化学电源正越来越多地应用到电子、通讯、家电、交通等用电器具中。
氢镍电池
它是近年开发出来的可充电电池，可以取代会产生重金属镉污染的镉镍电池。以稀土储氢合金为负极材料的氢镍充电电池采用发泡式电极技术，具有超高容量，比传统镉镍电池高60％～100％。 尤适用于大功率用电器具使用，可连续充、放电500次。 是当前手机电池中性能价格比最好、安全可靠，有利于环保的电池。缺点是有低电压记忆效应，需要有特殊的充电电路；充电时间、充电速率和充电温度都必须严格控制。
电动车用氢镍电池主要在美国及日本进行开发。日本松下电池公司，不但开发了纯电池电动车用的EV型电池组，还开发了供汽油机－电池混合动力的HEV用的高功率型氢镍电池。
钠氯化镍电池
钠氯化镍电池是80年代中期以来研究开发的一种新型高能量电动车用电池，近年该电池发展较快。其工作温度为270℃～350℃，属于高温蓄电池。其性能除具有钠－硫电池相同的高能量密度，高转换效率，无自放电等特点外，还具有钠－硫电池更高的开路电压，较宽的工作温度范围并在制造过程中免除了液态钠的操作麻烦，提高了安全可靠性。
固体氧化物燃料电池
燃料电池是一种直接将储存在燃料如氢气、甲烷、甲醇、煤气等和氧化剂中的化学能高效地转化为电能的发电装置。
根据所使用的电解质种类的不同，燃料电池可分为：低温燃料电池，诸如固态高聚物电解质燃料电池（PEMFC）及碱性燃料电池（AFC）；磷酸盐酸性燃料电池（PAFC）；熔盐碳酸盐燃料电池（MCFC）；固体氧化物燃料电池（SOFC）等。
SOFC是继PAFC、MCFC之后的能量转换效率最高的第三代燃料电池系统，被认为是最有效率的和万能的发电系统，特别是作为分散的电站，目前正在引起各国科学家的广泛兴趣。它是将燃料和氧化剂气体，通过一种离子传导陶瓷并产生电能的全固态能量转换装置，所以又被称为陶瓷燃料电池。
SOFC主要包括电解质和两个电极。在阴极，空气中的氧转换成氧离子，通过两个电极间的固体电解质膜迁移，与阳极/电解质界面上的燃料反应。在外电路，从阳极到阴极的电子流产生直流电。固体电解质是SOFC的最核心的部件。它的性能不但直接影响电池的工作温度及电能转换效率，还决定了所需的相匹配的电极材料及其相应制备技术的选择。
总的燃料发电效率在单循环时有潜力超过60％，而对总的来说体系效率可高达85％。SOFC可用于发电、交通、空间宇航和其他许多领域，被称为21世纪的绿色能源。研究并开发可以用净化煤气及天然气为直接燃料的MCFC及SOFC，对中国是一种适合国情的选择。
锂离子二次电池
锂二次电池以其高工作电压、高循环寿命和高能量密度等优异性能而备受世人青睐，被认为是目前综合性能最好的电池体系。
二次锂电池是一类以金属锂为负极（阳极），以适合于锂离子迁移的锂盐溶液为电解质，以具有通道结构，锂离子可以方便地嵌入、脱出，但嵌入、脱出过程中结构变化小的材料为正极（阴极）的新型电池体系。锂离子二次电池反应的实质为一个锂离子浓差电池：充电时，锂离子从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格，正极处于贫锂态；放电时，锂离子从负极脱出并嵌入正极，正极为富锂态。为保持电荷的平衡，充、放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与锂离子一起在正负极间迁移、使正负极发生氧化还原反应，保持一定的电位。由于负极金属锂电位极低，且原子量小，因而从每克锂中可以获得大量的电子容量。这样可使二次锂电池具有高的工作电压和高的比能量。加之锂负极制作简单，工作温度范围较高（－40℃～70℃），这些都使二次锂电池具有突出的优势，符合国际电池市场向小型、轻量、高比能方向发展的趋势，使之从问世之日起就成为科技热点。
高分子锂二次电池
所谓的高分子锂二次电池是指在正、负极或电解质中至少有一项或一项以上使用高分子材料的电池系统。而在目前所开发的高分子锂二次电池系统中，高分子材料主要是被应用于正极及电解质。正极的材料包括有导电性高分子、有机硫磺系化合物，或一般锂离子二次电池所采用的无机化合物。电解质则可以使用固态或胶态高分子电解质，或是有机电解液；负极则通常采用锂金属或锂碳层间化合物。
在形状方面，高分子锂二次电池具有可薄形化、可任意面积化与可任意形状化等多项优点，因此可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池。在充放电特性方面，高分子锂二次电池因为可以采用高分子正极材料与锂金属负极，其重量能量密度将会较目前的锂电子二次电池提高50％以上。而在安全性方面，则因为高分子锂二次电池的电解质采用高分子材料，不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的顾虑。
其他化学电源
美国密歇根大学的生物化学家装配了靠细菌工作的燃料电池。细菌像其他的活细胞一样能分解葡萄糖，并把这样得到的能量转变为三磷酸腺苷，即万能的细胞电力。在这一过程中产生电子流，使整个细胞系统活跃起来。在燃料电池里面燃烧的葡萄糖，能产生电流为17mA时的电压0.6V。他们打算把这些电池用于便携式通讯工具上。
新型质子聚合物电池由日本NEC公司研制，工作起来很像电容器。 它比传统的电化学电池储存的电荷更多，电池充足电后，氢原子被束缚在负极材料里，在电路打开时，电子从原子中分裂出来，通过电路并放出电来。质子通过电解质流向正极，与流进来的电子再形成氢原子，并结合到正极材料上，电池的充电过程则刚好与此相反。与传统的电化学反应相比，捕获和释放质子反而使电极老化得更慢。因此质子聚合物电池可反复使用数以万个循环周期，寿命大大延长。
中国科学家成会明等人最近合成高质量的碳纳米材料，这种新材料能储存和凝聚大量的氢气，并可能做成氢氧燃料电池驱动汽车，国际权威刊物认为这是世界范围内迄今为止最令人信服的结果。