目前新型電池種類有哪些？

1引言

我國移動(dòng)通信的交換機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到3.2億戶，成為全世界第一大網(wǎng)。截止2002年3月15日，中國移動(dòng)通信電話的用戶總數(shù)已達(dá)1.6億戶，超過了美國，位居世界第一。目前，我國的移動(dòng)通信產(chǎn)業(yè)無疑已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)中最活躍、最令人矚目的產(chǎn)業(yè)之一。2移動(dòng)通信用光電源電池

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，新業(yè)務(wù)、新設(shè)備、新配套產(chǎn)品層出不窮，具有巨大的市場潛力。當(dāng)今世界，國際上眾多的專家和學(xué)者都對中國移動(dòng)通信市場如此巨大的發(fā)展倍感驚嘆。

例如，我國開發(fā)的新型移動(dòng)電話光電源電池是一種把可見光和非可見光轉(zhuǎn)換成有用電能，為移動(dòng)電話提供充足電源的新型光電源電池。它可以與摩托羅拉、愛立信、諾基亞等手機(jī)相匹配，為各種各樣的移動(dòng)電話提供充足的電源。

新型移動(dòng)電話光電源電池它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）攜帶方便

一般移動(dòng)電話使用時(shí)需要備用兩塊電池，如果要遠(yuǎn)行，還需要帶上笨重的交流充電器，而光電源電池能夠隨時(shí)隨地提供電能，不需備用電池，一塊電池就足夠運(yùn)行，不需要帶上充電器，用戶使用時(shí)會(huì)感到非常方便。

（2）供電方便

移動(dòng)電話所使用的電池用交流電充電，交流電不能隨用戶移動(dòng)，而光電源電池是將可見光和非可見光轉(zhuǎn)換成電能，只要使光電池見到光就立即給電池補(bǔ)充電能，做到隨時(shí)隨地供電，使移動(dòng)電話的電源可以隨用戶移動(dòng)，使用非常方便。

（3）安全、環(huán)保、無毒無險(xiǎn)

該光電源電池是用無毒、無味、無危險(xiǎn)的光能轉(zhuǎn)換成電能并用環(huán)境保護(hù)型鎳氫電池制成的，所以它是理想的新型安全電池。

（4）無時(shí)間限制

現(xiàn)有移動(dòng)電話用的電池大部分是鎳鎘、鎳氫、鋰離子電池，這些都有時(shí)間限制。而光電源電池只要見到光就能立即給移動(dòng)電話提供電源，可以隨時(shí)充電，能夠一直延續(xù)下去。

（5）無記憶性、節(jié)省能源

光電源電池?zé)o記憶性充電效應(yīng)，沒有其它電池充電前需要放電的麻煩，可以隨時(shí)輸入、輸出電量。現(xiàn)在的移動(dòng)電話需交流電充電，而光電源電池不用現(xiàn)有電源，如果大多數(shù)用戶都能用光電源電池，全國每年將節(jié)省大量電力能源。3智能綠色電池將成為市場新寵

現(xiàn)在，市場上大多數(shù)電池都對環(huán)境有害，因?yàn)檫@些電池都含有汞、鎘或其它有害的重金屬。廢舊電池對環(huán)境帶來的嚴(yán)重污染，令人憂心忡忡。新一代智能綠色電池可以消除這些缺陷，它一面世就深受廣大用戶青睞。全球著名的通信廠家都對智能綠色電池情有獨(dú)鐘，紛紛爭相開發(fā)和推廣應(yīng)用這種電池。Intel公司和Duracell公司聯(lián)合生產(chǎn)綠色智能電池，這款產(chǎn)品命名為powerSmart，符合SBS（智能電池系統(tǒng)）標(biāo)準(zhǔn)。摩托羅拉公司在開發(fā)綠色智能電池的過程中特別重視降低生產(chǎn)成本，使綠色智能電池的價(jià)格能被廣大用戶接受。德國的電池業(yè)巨頭Varta公司和Duracell公司合作開發(fā)新一代綠色智能電池，這款電池不久就會(huì)面世。

綠色智能電池通常帶有一個(gè)用于測量其電壓、電流和溫度的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、一個(gè)自放電的定時(shí)器、一個(gè)提供電池信息的存儲(chǔ)器、一個(gè)記錄充電或放電過程及現(xiàn)狀的存儲(chǔ)器，以及一個(gè)能與主機(jī)進(jìn)行通信的接口。在集成電路廠商、設(shè)備系統(tǒng)廠商和電池生產(chǎn)廠商的配合與支持下，保證了新一代綠色智能電池的高質(zhì)量和高可靠性。全球便攜式電子產(chǎn)品尤其是便攜式通信產(chǎn)品的發(fā)展，對電池的需求量也越來越大，綠色智能電池的市場前景廣闊。引人矚目的是美國近期研制出一種全部由塑料制成的綠色智能電池。它不僅在功率、可再充電性方面能與標(biāo)準(zhǔn)的鎳鎘電池相媲美，而且受低溫影響小。

現(xiàn)在市場上的電池主要有鎳鎘電池、鎳氫電池和鋰電池。便攜式電子產(chǎn)品目前主要采用鎳鎘電池和鎳氫電池。鎳鎘電池價(jià)格低廉，但其體積較大，而且受記憶效應(yīng)影響；鎳氫電池的性能比較好，但是壽命較短，價(jià)格也較高。鋰離子電池的性能最好，價(jià)格昂貴。因此，價(jià)格比較合理而功能也理想的綠色智能電池將成為電池市場上的新寵。4微型固體高分子燃料電池初露曙光

當(dāng)今世界，隨著環(huán)境保護(hù)問題越來越受到人類社會(huì)的重視，使微型固體分子燃料電池露出曙光。以前，燃料電池的研究與開發(fā)一直處于摸索階段，雖然在個(gè)別工廠里進(jìn)行，但是進(jìn)展顯得非常緩慢。最先投入研究與開發(fā)的是歐美國家的一些風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，日本便攜式電子設(shè)備制造廠家緊跟其后，并且緊追不舍，這些企業(yè)大力推進(jìn)燃料電池的開發(fā)，大膽采用新材料，相繼獲得突破性進(jìn)展。

（1）培根型氫氧燃料電池

該電池以氫氣作燃料，氧氣為氧化劑。采用雙層多孔燒結(jié)鎳作負(fù)極，用鋰鹽和鎳鹽處理過的雙層多孔燒結(jié)鎳作正極，以80％的高濃度氫氧化鉀作電解質(zhì)。在250℃溫度下工作，電性能比較好，轉(zhuǎn)換效率也較高。但其采用帶運(yùn)動(dòng)部件的氫氣循環(huán)排水系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積笨重，比功率較低。還存在腐蝕性問題，影響了培根型氫氧燃料電池的壽命。

（2）離子交換膜氫氧燃料電池

它是以氫氣作燃料、用氧氣作氧化劑的另一種燃料電池。將鉑黑涂在金屬網(wǎng)上作為正電極和負(fù)電極，采用離子交換膜作電解質(zhì)。其特點(diǎn)是其有“燈芯”排水系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)簡單、體積較小、重量輕、比功率也較高。但是，它采用的離子交換膜的電阻較大，電池的電流密度比較小；需貴金屬作催化劑，限制了它的用途。

（3）石棉膜氫氧燃料電池

該電池又稱毛細(xì)膜燃料電池。燃料與氧化劑分別為氫和氧，用鉑等催化的燒結(jié)鎳或多孔碳作負(fù)極，多孔銀作正極。電解液為35％的氫氧化鉀。可采用氫氣循環(huán)動(dòng)態(tài)排水系統(tǒng)，也可采用可靠的、適應(yīng)空間環(huán)境的靜態(tài)排水系統(tǒng)。單體電池性能介于離子交換膜氫氧燃料電池和培根型氫氧燃料電池之間，奉命較長。這3種燃料電池可用于載人飛船、燈塔、特種、無人氣象站、電視差轉(zhuǎn)臺(tái)和一些特種通信設(shè)備等。

（4）氨空氣燃料電池

它是以氨作燃料、空氣作氧化劑的一種燃料電池。又分為直接使用氨和間接使用氨的兩樣類型，前者的性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氫氧燃料電池；后者采用氨裂解產(chǎn)生的氫氣作燃料，負(fù)電極用硼化鎳催化的塑料粘結(jié)電極，正極用銀催化的塑料粘結(jié)電極。電解液為氫氧化鉀。特點(diǎn)是燃料便宜，易于貯存，可以應(yīng)用于微波通信中繼站等領(lǐng)域。

（5）高溫固體電解質(zhì)燃料電池

這類電池是以氫氣作燃料、氧氣作氧化劑的高溫燃料電池。采用多孔鉑作為電極，將鉑涂在電解質(zhì)管的內(nèi)外壁上，一般是內(nèi)壁作負(fù)極，外壁作正極。電解質(zhì)有氧化鋯、氧化鈣、三氧化二釔的混合物，工作溫度高。特點(diǎn)是電流密度大，比功率高，為常溫燃料電池的3倍。但是其電解質(zhì)較脆，組合成比較大的電池組有一定的困難，需要使用貴金屬作催化劑，存在高溫腐蝕等問題。

（6）高溫熔融碳酸鹽燃料電池

該電池屬于高溫燃料電池的一種。它以烴類化合物如天然氣、甲醇或汽油等裂解生成的氫和一氧化碳為燃料，空氣作為氧化劑。負(fù)電極通常采用燒結(jié)鎳，正電極除了用氧化鎳或氧化銅外，也有用銀電極的。電解質(zhì)為熔融碳酸鈉和碳酸鉀的混合物。特點(diǎn)是能消除二氧化碳的排除問題，可以采用非貴金屬催化劑和廉價(jià)有機(jī)化合物作燃料。但是，存在固體碳沉積物毒化電極，高溫引起的材料腐蝕、燃料的化學(xué)裂解以及電解質(zhì)的使用壽命等問題。

（7）有機(jī)化合物空氣（氧）燃料電池

這一類電池是用有機(jī)化合物如甲醇、肼、烴和天然氣等作燃料，以空氣或氧作氧化劑的燃料電池。有機(jī)化合物分為直接使用的和裂解后使用的兩類。直接使用燃料的電池采用燒結(jié)金屬鎳電極、多孔碳電極或者塑料粘結(jié)電極，負(fù)極一般用硼化鎳、鎳或鉑、鈀催化，正極用鉑、鈀或銀、碳催化。選用氫氧化鉀、磷酸或硫酸作電解質(zhì)。主要有肼空氣（氧）和甲醇空氣（氧）燃料電池。特點(diǎn)是燃料一般為液體，濃差極小，材料易于儲(chǔ)存與運(yùn)輸。甲醇電池的性能相對較差，適宜于作小功率的電源。主要應(yīng)用于通信機(jī)、中繼站、電視轉(zhuǎn)播站、浮標(biāo)、燈塔和無人值守氣象站等。使用燃料裂解后的電池，其特點(diǎn)是采用廉價(jià)的有機(jī)燃料，但需要裂解裝置，體積較大。

（8）微型聚合物電解質(zhì)燃料電池

這種電池采用碳納米管結(jié)構(gòu)。該碳納米管被命名為納米角（nanohorn），其材料性質(zhì)比現(xiàn)在使用的活性碳優(yōu)越。如果許多納米管群聚在一起，形成直徑大約為100nm的聚合體。因?yàn)檫@些聚合體的形狀不規(guī)則，呈現(xiàn)出角狀，所以被命名為“納米角”。在燃料電池中使用此類聚合體作為電極，不僅能夠擴(kuò)大表面面積，而且氣體和液體都能很容易地滲透，因此能提高電極的效率。

在碳納米角結(jié)構(gòu)上形成的鉑催化劑顆粒尺寸，與采用常規(guī)的活性碳作電極支撐所形成的鉑催化劑顆粒相比，大約可以縮小一半。催化劑顆粒尺寸的大小，是影響燃料電池性能的一個(gè)重要因素。在用激光融化形成碳納米角過程中，同時(shí)蒸發(fā)鉑催化劑，鉑顆粒就依附在碳納米角的表面。這種方法不再采用復(fù)雜的傳統(tǒng)濕法工藝。日本NEC公司開發(fā)的這項(xiàng)技術(shù),不僅是燃料電池技術(shù)的進(jìn)步，而且是納米自組裝技術(shù)的首次實(shí)際應(yīng)用。微型聚合物電解質(zhì)燃料電池如果采用碳納米管結(jié)構(gòu)，提供的電池容量與鋰電池相比，可以高出10倍以上。廣泛采用這種結(jié)構(gòu)，為全球開發(fā)先進(jìn)移動(dòng)電子裝置進(jìn)一步創(chuàng)造了條件。

美國EnergyRalatedDevices公司和ManhatanScienTIfics公司的聯(lián)合集團(tuán)用燃料電池開拓移動(dòng)電話機(jī)市場。這兩家公司試制的燃料電池，體積是火柴盒的一半。這是通過對結(jié)構(gòu)材料等采取措施而實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡單，所以價(jià)格能降低到?5左右。當(dāng)注入42g的甲醇燃料時(shí)，移動(dòng)電話的通話時(shí)間為100h，等待接收時(shí)間達(dá)41d。由于小型燃料電池是與半導(dǎo)體集成電路一起應(yīng)用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)受到特殊約束。在便攜式電子設(shè)備里應(yīng)用的燃料電池，必須是高密度裝配的。最為突出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部件，堪稱是電解質(zhì)膜和電極一體化的結(jié)構(gòu)。它的優(yōu)點(diǎn)是便于大規(guī)模地制造平板型燃料電池組。

小型燃料電池將于2005年在便攜式信息設(shè)備中應(yīng)用，在汽車和住宅供電系統(tǒng)中，燃料電池也將相繼實(shí)用化。預(yù)計(jì)2005年以后，燃料電池技術(shù)將進(jìn)一步成熟，2010年是燃料電池廣泛普及應(yīng)用的一年。分散供電是人類的理想，燃料電池的出現(xiàn)為實(shí)現(xiàn)這一理想提供了條件。屆時(shí)，人們將真正開始跨入分散供電的新時(shí)代。燃料電池的應(yīng)用具有廣闊的發(fā)展前景。