材料科学进展--新能源材料1
能源化学和材料研究的发展现状和未来趋势
能源化学和材料研究的发展现状和未来趋势能源化学和材料科学是当今发展最迅速的领域之一。
随着世界各国对环境保护的重视和对能源需求的不断增加，能源化学和材料研究的重要性越来越凸显。
本文将介绍能源化学和材料研究的发展现状和未来趋势。
一、能源化学的发展现状1.1 新能源材料的研究新能源材料研究一直是能源化学的热点领域。
随着可再生能源（如太阳能、风能等）的不断发展和广泛应用，新能源材料的研究也成为了当今能源化学的重要方向。
例如，太阳能电池的材料研究已经取得了显著的进展。
目前最常用的硅基太阳能电池具有较高的能量转换效率，但是制备成本较高。
发掘新型太阳能材料，寻找成本更低、效率更高的太阳能电池材料是当前研究的目标之一。
1.2 电化学储能系统的发展随着新能源的普及和应用，电池储能技术成为发展的一大瓶颈。
电化学储能技术是目前最热门的研究领域之一。
以锂离子电池为代表的电化学储能系统在移动电源、电动汽车、能源储备系统等方面得到广泛应用。
近年来，电池系统的容量、性能、安全性等方面都得到了极大的改善，如体积更小、容量更大、循环寿命更长的锂离子电池、超级电容器等。
电化学储能的研究还包括能源转换、新型储能系统和高性能电子器件等，为新能源的开发和利用提供更多选择。
二、材料科学的发展现状2.1 智能材料的研究智能材料是近年来材料科学中的新兴领域，其研究内容包括感应变形、光控性、温度敏感性、力学变形等。
这些材料可以根据外界环境变化自动调整结构和性能，具有极高的应用价值。
例如，温度敏感聚合物可用于制作智能灯泡、智能玩具；另一方面，光控性材料可以制作智能眼镜、智能窗等等。
未来，智能材料的应用领域将会越来越广泛。
2.2 基础材料的研究基础材料是材料科学的基础研究领域，包括但不限于金属、陶瓷、高分子、生物材料等。
这些基础材料在各个领域中都起着重要的作用，如金属材料在航空、轨道交通、车辆制造等领域中得到广泛应用；陶瓷材料在电子元件、热工业、陶器等方面也起到了重要作用。
材料科学在新能源领域中的应用发展
材料科学在新能源领域中的应用发展随着环境问题的日益突出和能源供应的紧张，新能源的开发和应用已成为世界各国的重要议题。
而在新能源领域中，材料科学的应用起到了至关重要的作用。
材料科学的快速发展为新能源技术的突破提供了基础，并推动了新能源领域的持续创新。
在新能源领域中，材料科学的应用主要涉及到能源转换和能源存储两个方面。
能源转换方面，材料科学的发展为太阳能、风能、水能等各种新能源的转换技术提供了关键的支持。
例如，太阳能光电转换领域的发展得益于新型光伏材料的研究和开发。
高效的光伏材料可以将光能转化为电能，并广泛应用于太阳能电池板的制造。
此外，研究人员正在努力发展更高效的光伏材料，以提高光电转换的效率，并降低太阳能的成本。
在风能领域，材料科学的应用主要涉及到风力发电装备的研发和改进。
先进的材料可以提高风力发电机组的效率和耐久性。
例如，利用复合材料可以降低风力发电机组的重量，提高风力转换效率。
同时，耐腐蚀性能优良的材料可以延长风力发电机组的使用寿命，降低运维成本。
此外，材料科学的发展还为风能储能技术提供了支持。
例如，通过研究新型储能材料，提高风能储能系统的效率和可靠性。
能源存储是新能源应用的重要环节，而材料科学的进步也为能源存储技术提供了新的可能性。
在电池领域，材料科学的发展为锂电池、钾离子电池、钠离子电池等新型电池的研究和开发提供了基础。
优质的电极材料和电解质材料可以提高电池的能量密度和充放电效率。
此外，材料科学的进展还为超级电容器的发展提供了支持。
通过研究新型电极材料和电解质材料，提高超级电容器的能量密度和循环寿命，从而满足能源存储的需求。
除了能源转换和存储，材料科学的应用还涉及到能源输送和节能减排。
在能源输送方面，新材料的应用可以提高输电线路的传导效率，减少能源损失。
例如，利用超导材料可以大大提高电能输送的效率，减少电能的损耗。
此外，材料科学的进步还为传热领域的研究提供了支持。
通过研究新型热传导材料，可以提高热能的传导效率，减少能源的浪费。
材料科学在新能源开发中所起到的关键作用
材料科学在新能源开发中所起到的关键作用引言：随着环境污染和能源供给紧张问题的日益严重，新能源的开发与利用已经成为全球关注的焦点。
作为一门独立的学科，材料科学在新能源领域的研发中发挥着至关重要的作用。
本文将重点讨论材料科学在新能源开发中所起到的关键作用，并探讨其在太阳能发电和储能、风能发电和储能、地热能和生物质能等领域的应用。
一、材料科学在太阳能发电和储能中的关键作用1. 太阳能电池的材料研发太阳能电池是将太阳能转化为电能的关键设备，而材料科学在太阳能电池的研发中具有举足轻重的作用。
通过对光吸收、电子传输和载流子分离等方面的材料性能进行研究和优化，科学家们不断提高太阳能电池的能量转换效率和稳定性。
例如，硅基太阳能电池多年来一直是主流技术，但通过引入新的材料如钙钛矿材料等，科学家们成功地提高了光电转换效率，并且降低了制造成本。
2. 太阳能电池的可靠性和耐久性研究太阳能电池在实际应用中经常暴露在恶劣的环境条件下，如极端温度、紫外线辐射和湿度等。
因此，材料科学家致力于研究太阳能电池的耐久性，以提高其使用寿命和可靠性。
他们研究新材料的稳定性和抗腐蚀性能，开发新的涂层材料和封装技术，以保护太阳能电池并减轻环境对其造成的损害。
3. 太阳能储能材料的研究太阳能储能是利用太阳能发电后将其转化为其他形式的能量，并在需要时释放出来。
材料科学在太阳能储能材料的研究中起到了关键作用。
例如，锂离子电池、钠离子电池和氢能储存等技术，都需要通过研究和开发新材料来提高储能密度、循环寿命和安全性。
材料科学家们通过设计和合成新的电极材料和电解质材料，为太阳能储能技术的发展提供了基础支持。
二、材料科学在风能发电和储能中的关键作用1. 风力发电机材料的研究风力发电是利用风能转化为电能的一种可再生能源方式。
而风力发电机的材料研发对于其效率和可靠性至关重要。
材料科学家们研究风力发电机的叶片材料，追求高强度、轻质和耐腐蚀的材料，以便在高风速和恶劣天气条件下能够稳定运行。
材料科学在能源领域中的应用
材料科学在能源领域中的应用随着世界人口数量的不断增加以及经济发展的快速推进，全球对能源的需求量不断增加。
然而，传统的化石能源已不能满足人们对能源的需求，同时也带来了环境污染和气候变化等诸多问题。
因此，寻找新能源成为了当前全球应对能源危机的首要任务。
在这个过程中，材料科学发挥了重要作用，通过研究和开发新型材料，帮助我们更好地利用新能源和传统能源，实现可持续发展。
本文将从太阳能、风能和新型电池三个方面，探讨材料科学在能源领域中的应用。
一、太阳能太阳能是目前被广泛研究和开发的新能源之一。
而材料科学在太阳能领域中的应用则主要集中在太阳能电池的研制上。
太阳能电池最大的问题是其效率不高。
材料科学家通过对太阳能电池材料的研究，旨在提高太阳能电池的效率，使其更加可靠和经济实用。
一种常见的太阳能电池材料是硅。
这种材料的效率高，但成本较高。
材料科学家目前正在研究使用便宜的材料来制造太阳能电池，以便将太阳能电池的使用范围扩大到更多的家庭和企业。
此外，材料科学家还在研究锗和碳纳米管等新材料，以替代目前使用的硅材料，提高太阳能电池的效率。
二、风能风能也是一种新能源，可以广泛用于发电。
材料科学在风能领域中的应用主要关注风力发电时所使用的风轮材料。
风轮材料需要具有高强度、轻重量和耐腐蚀性等特点，以保证其长期使用和安全性。
目前，材料科学家主要使用碳纤维复合材料来制造风轮。
这种材料非常轻便，但却拥有极高的强度。
材料科学家也密切关注新型纳米材料的发展，如碳纳米管、石墨烯等，以改进风轮的设计和制造，从而提高风能的转换效率。
三、新型电池新型电池是目前能源领域最受关注的领域之一。
材料科学在新型电池领域的应用关注电池的设计、制造和优化。
新型电池可以广泛用于各种需要电能的设备和系统，如汽车、船舶、移动设备以及储能系统等。
锂离子电池是目前最为流行的新型电池之一，其关键是正极材料。
材料科学家正在研究锂离子电池的正极材料，以提高电池的能量密度和循环寿命。
能源材料科学的新领域与研究进展
能源材料科学的新领域与研究进展随着人们对可持续发展的要求越来越高，能源材料科学成为研究热点之一。
能源材料学是研究能源材料的结构、性能、制备、应用和评价的学科。
本文将探讨能源材料科学的新领域与研究进展，以期能够为相关研究者提供一些有益的参考。
一、能源存储材料随着电动车等应用的广泛推广以及风电、太阳能等新能源的快速发展，能源储存问题逐渐凸显。
而能在电化学反应中承担各种功能的材料称为电极材料，包括正极和负极。
电极材料与电解质配对形成的电池被广泛地应用于便携电子设备、电动车、储能电站等方面。
目前，商业化储能设施主要基于锂离子电池，但基于多种不同电化学实现的能源储存技术也在快速发展。
例如，热电材料被认为是一种潜在的能量转换策略，基于这种策略，实现了热电器件和热电系统利用废热和废热能的转换和利用。
研究者们已经开发出了多种热电材料，包括光电催化材料、非晶态材料和低维材料等。
另外，自旋电子材料也是当前能源储存研究的一个领域，例如储能饱和材料、氢新敏感材料等。
二、光催化材料及其应用光催化材料具有可再生、低能耗、环保等特点，因此在能源领域被广泛应用。
光催化材料的基本原理是利用光的能量激发电子，使其在材料表面产生固体-杂质界面，进而发生电荷转移，产生化学反应。
目前，研究者们已经开发出了多种光催化材料和技术。
例如，石墨烯光催化材料能够通过电荷传输途径使太阳能转化为化学能，在水中进行氧化还原反应从而产生氢气。
此外，复合半导体纳米材料也是研究热点，它们具有稳定性好、表面光催化反应明显等优点，在光催化领域具有广泛的应用前景。
三、太阳能电池与其它新型能源材料太阳能是一种可再生的绿色能源，太阳能电池是将太阳能转化为电能的有效途径。
在太阳能电池方面，热敏电池和有机太阳电池是代表性的研究方向。
热敏电池具有高效率、低成本和大规模制备等优点，而有机太阳电池则被广泛研究。
这是因为该电池具有透明、柔性、可制备和低成本等特点。
近年来，有机太阳电池的研究已经进入了一个全新的发展阶段，特别是在光学特性、电学性质、光电特性与器件制备等方面，研究者们也提出了许多新的想法和应用。
材料科学与新能源技术讲座
材料科学与新能源技术讲座材料科学与新能源技术讲座尊敬的各位听众，大家好！我是XX大学材料科学与新能源技术专业的讲座主讲人，今天非常荣幸能够在这里给大家介绍一下材料科学与新能源技术的最新进展和应用。
首先，我们来谈一谈材料科学的意义和重要性。
材料是现代科学技术的基础，是科技发展的“先导军”，在国家工业和国防建设中起着至关重要的作用。
材料科学研究的目标是发现、设计和合成具有特殊功能和特殊性能的新材料，并将其应用到现代工业、医学、信息技术和能源技术等领域。
材料科学的发展不仅可以推动传统产业的升级，还可以创造新的产业和就业机会，对于实现高质量发展和经济可持续发展具有重要意义。
而新能源技术的发展则是提供持续、清洁和高效能源的关键。
现如今，随着全球对于环境污染和能源危机的日益关注，新能源技术得到了前所未有的重视和发展。
传统的化石能源已经显示出了显著的问题，包括资源枯竭、环境污染和气候变化等。
因此，开发和利用新能源成为了全球研究的热点和紧迫任务。
通过材料科学的研究，我们可以设计和合成具有高效转能性能和较低成本的材料，用于太阳能、风能、地热能等新能源的转换和储存。
这不仅可以减少对传统能源的依赖，还可以降低能源的消耗和环境污染，实现可持续发展的目标。
接下来，我们来看一下材料科学与新能源技术之间的联系和应用。
材料科学提供了新能源技术发展所需的各种材料，包括光伏材料、储能材料、催化材料等。
例如，在光伏领域，材料科学家通过研究发现了许多高效的太阳能电池材料，如硅、铜铟镓硒等，不断提高太阳能电池的光电转换效率和稳定性。
在储能领域，材料科学家开发了各种高性能电池材料，如锂离子电池、钠离子电池和锂硫电池等，用于电动车、智能手机和可再生能源储备等应用。
而在催化领域，材料科学家设计合成了许多高效的催化剂材料，如铂、钯和铜等，用于水裂解和CO2还原等反应，以实现清洁能源的产生和利用。
最后，我想强调的是，材料科学与新能源技术的研究和应用需要多学科的合作和创新。
2.材料科学进展新能源材料2
工作原理
2.锂离子电池结构及工作原理
各类锂电池产品
LIB工作原理
锂离子电池是由两 个能可逆的嵌入与脱 嵌的锂离子的化合物 作为正负极构成的二 次电池。充电时,锂离 子从正极中脱嵌, 在负 极中嵌入, 放电时反之。
LIB电池涉及的材料
正极材料； 负极材料； 电解质材料； 聚合物隔膜； 正负极导电添加剂； 正负极活性物质； 电池壳； 密封件； 防爆片
LIB电池负极材料
1、金属锂 解决金属锂负极不稳定的方法： 1）寻找新的负极材料； 2）采用聚合物电解质避免Li与有机溶剂反应； 3）改进有机电解液配方。
LIB电池负极材料
2、锂合金 • 各种常见锂合金材料：LiAl, LiPd, LiSn, LiBi, LiIn, LiAlFe, LiAlB, LiSi等。
2、有机太阳电池 3、光化学太阳电池
太阳能电池材料
电池种类
单晶硅 多晶硅 硅多晶薄膜 非晶硅 GaAs CdS/CdTe 硒镓铟铜
转换效率（%）
24 19 12 10 30 15 14
太阳能电池材料
空间电源系统的面积 随太阳能电池转换效 率的提高而不断减小
DJ:GaInP/GaAs/Ge
太阳能电池材料
LIB电池正极材料
LIB电池正极 材料不仅作为电 极材料参加电化 学反应，而且可 作为离子源。大 多为含锂的过渡 族金属化合物。
LIB电池正极材料及其放电电位
LIB电池正极材料
三种主要的LIB电池正极材料LiCoO2, LiNiO2和 LiMn2O4的性能对比
理论比 密度 实际比容 量 容量 （mAh/g) （mAh/g) (g/cm3)
锂离子电池
笔记本电脑及其锂离子电池
6.材料科学进展--新能源材料1
Mg (Target 3.5wt%)
BCC (TiCrV)
0.05
AB2
MgNiV
BCC (TiCrV)
Conventional Alloys
0.01 1.0
2.0
3.0Biblioteka 4.05.06.0 7.0 8.0
10.0
Gravimetric Density , wt%
负极材料（储氢材料）
AB5型混和稀土系储氢合金
海洋能
潮汐的发生是地球受月球和太阳引力的影响而引 起的涨潮时海水向岸边冲去，落潮时又退回海中， 每天有规律地往复运动。受海岸、港湾地形的影 响，海面的高度在高潮和低潮时有很大差别。可 以用来推动机械装置，又可以用来发电。
氢能
氢是理想能源，热值高、无污染。 存在的问题：1）氢的来源，只能通过电解水，太 阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制 氢，这就需要消耗能源；2）在存储、运输及应用 过程中易爆，使材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗 漏等。 利用方式： 1）直接燃烧；2）储氢：将材料与氢结合成为氢化 物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。如储 氢合金是高能蓄电池的负极。
金属氢化物 镍电池材料
正极材料（ Ni(OH)2 ）； 负极材料（储氢材料）； 制备电极的基板材料； 电介质材料； 聚合物隔膜； 添加剂； 电池壳体； 密封件；
高密度球形Ni(OH)2正极材料
制备方法： 1）化学沉淀晶体生长法（最常用）； 镍盐+碱形成微晶核，再长成球形Ni(OH)2 硫酸镍+氢氧化钠+氨水+添加剂 2）镍粉高压氧化催化法；
Ni/MH电池材料
1960年代，荷兰和美国先后发现LaNi5和 MgNi5具有可逆吸放氢性能； 1973，将 LaNi5作为二次电池负极材料研究； 1984，解决了LaNi5合金在充放电过程中的容 量衰减迅速的问题，实现了利用储氢合金作 为负极材料制造Ni/MH电池的可能； 1987年，工业化Ni/MH电池投产。
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新能源材料 Energy Materials （一）
主要内容
一、概述
二、新型二次电池材料 三、太阳能电池材料
四、燃料电池材料
五、超导材料
一、概述
什么是能源？
能源是指一切能量集中的含能体(如
煤炭石油)和能量过程(如风和潮汐)， 能到达地球表面的，都叫做地球上的 能源。
能源是社会经济建设和提高人民生活
水平的重要物质基础之一。
能源的分类
一 第一类能源 （来自地球以外）
太 阳 辐 射 能 煤，石油，油页岩，天然气，草 木燃料，沼气和其它由于光和作 用而固定下来的太阳能。 风，流水，海流，波浪海洋热能 ，直接太阳能
级
宇宙射线，流星和其它星际物质带进地球 大气的能量 地 球 热 能 地震，火山活动 地下热水和地热蒸气（包括温 泉和沸泉） 热岩层 潮汐能
优点：最早开发、技术最成熟、用量最大。 缺点：储氢量较小，成本高。
AB2型Laves相储氢合金
AB2型Laves相储氢合金，代表合金 ZrMn2，新一代高容量负极材料！ 多元合金化：Ti-Zr-V-Cr-Ni
优点：储氢量高和循环寿命长。 缺点：初期活化困难、高倍率放电性差， 原材料价格高。
能
第二类能源 （来自地球内部）
原子能 铀，钍，硼，氘 源 二 级 能 源 第三类能源（来自地球和其 它天体的相互作用）
电能，氢能，煤油，汽油，柴油，酒精，甲醇，丙烷， 苯胺，肼，氨，硝化棉和硝化甘油，黑色火药等
21世纪的能源问题日益严重
人类能源消费仍以石油、天然气、煤炭等一次 性矿物能源为主。
矿物燃烧导致的空气污染和温室效应严重破坏 生态环境，危机人类的生存！ 节约能源、提高效率、使用新能源、保护环境 刻不容缓！
氢能的利用
美国加州州长施瓦辛格为新“悍马”加氢气
氢能的利用
宝马H2R液氢动力实验赛车
生物能
如人畜粪便、秸秆、 杂草和不能食用的果蔬， 等等废弃物，经过细菌发 酵可以产生沼气(甲烷占55
％～70％左右，二氧化碳占25％～ 40％左右，此外还有少量氢气、硫
化氢、一氧化碳、氮和氨等 )，用
沼气做燃料和照明，燃烧 后生成二氧化碳和水，不 污染空气，不危害人类健 康，并可以大大减少垃圾 的数量。
新能源与新能源材料
人 类 需 要 新 能 源 太阳能 风能 海洋能 氢能 生物质能 地热 核能
太阳能
地球每年接受太阳的总能量为1.8×1018kWh，相 当于全球能耗的1.2万倍，无污染，是永久性能源。 但是，太阳辐射到地球的能量密度太低，只有 1kW/cm2，还受气候影响。
Mg基储氢合金
Mg2Ni为代表。 以溅射和机械合金化合成非晶态薄膜合金，表 面改性，提高催化活性，改善吸放氢热力学和 动力学，改善吸放氢性能。是目前研究的热点
材料。
优点：储氢量高、资源丰富、价格低廉。 缺点：Mg在碱中易腐蚀，导致电极容量衰退迅 速，循环寿命太短。
V基固溶体型储氢合金
C. Liu, Y.Y. Fan, M. Liu, H.T. Cong, H.M. Cheng, and M.S. Dresselhaus, “Hydrogen Storage in SingleWalled Carbon Nanotubes at Room Temperature”, Science, 286, 1127-1129 (1999).
AB5型储氢合金为CaCu5型六方结构，典型代表 LaNi5。实用合金为LaNi5多元系，如： La0.7Nd0.3Co2.4Al0.12.5Co2.4Al0.1
合金优化：降低成本、获得良好的综合性能 1）A侧用廉价混和稀土Mm（La、Ce、Pr、Nd）替代 单一稀土La； 2）B侧用Co、Mn、Al、Cu、Fe、Ti等替代Ni。
能源材料
广义上讲，在使用能源的过程中发挥作 用的材料都是能源材料。 新能源材料： 1）新型二次电池材料； 2）太阳电池材料； 3）燃料电池材料； 4）其他材料：超导材料，核材料
新能源材料的作用和目的
1. 把原来习惯使用的能源变成新能源；
2. 提高储能和能量转化效率； 3. 保证核反应堆的性能与安全； 4. 降低新能源的投资和运行成本。
3）金属镍电解沉淀法。
高密度球形Ni(OH)2正极材料
影响电化学性能的因素： 1）化学组成：镍含量、添加剂、杂质； 2）粒径及粒径分布； 3）表面状态； 4）微晶晶粒尺寸及缺陷。
二次电池用储氢合金的技术要求
(1) 合金要有较高的储氢容量; (2) 合金易活化,作成电极后电化学活性高,电极反应时的可 塑性好; (3) 平衡氢压适中(0. 01～0. 5MPa) , 对氢的阳极氧化具有 良好的催化作用; (4) 在氢的阳极氧化电位范围内,储氢合金具有较强的抗氧 化能力及导热导电性; (5) 在碱性电解液中,合金组分的化学性质相对稳定,抗腐蚀 性能好; (6) 合金原料成本低。
太阳能主要利用形式： 1）热能直接利用：如利用镜面或反射槽将太阳光 聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动 气轮机组发电； 2）光伏效应：太阳能电池。
太阳能的利用
真空管集热 太阳能热水器； “温室效应”
太阳能电池
太阳能汽车
太阳能
美国“百万屋顶计划；德国”十万屋顶“计划； 日本"1600个屋顶"太阳能电池系统等。
人造卫星太阳能 发电站的构想。
风能
太阳能在地面上约2％转变 为风能，全球风力用于发电 功率可达11.3万亿kW，很有 发展前景。 风能与风速密切相关，但风 车材料是关键。－个2.5MW 的风车，转子叶片直径要80 ｍ，包括传动箱的总重达30t； 风车高近百米，用材几百吨。 风车叶片耍有足够的强度和 抗疲劳性能，目前主要采用 玻璃钢或碳纤维增强塑料， 正向增强木材发展。
海洋能
潮汐的发生是地球受月球和太阳引力的影响而引 起的涨潮时海水向岸边冲去，落潮时又退回海中， 每天有规律地往复运动。受海岸、港湾地形的影 响，海面的高度在高潮和低潮时有很大差别。可 以用来推动机械装置，又可以用来发电。
氢能
氢是理想能源，热值高、无污染。 存在的问题：1）氢的来源，只能通过电解水，太 阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制 氢，这就需要消耗能源；2）在存储、运输及应用 过程中易爆，使材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗 漏等。 利用方式： 1）直接燃烧；2）储氢：将材料与氢结合成为氢化 物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。如储 氢合金是高能蓄电池的负极。
V基固溶体（V-Ti, V-Ti-Cr）合金吸氢后可以 生成VH和VH2两种氢化物。 优点：储氢量极高； 缺点：电极活性差、循环寿命短。
单壁碳纳米管储氢
Hydrogen storage capacity
around 4 wt% at ambient temperature and moderate pressure Higher reported storage capacities of 8-10 wt.% have been difficult to reproduce Low cost – high volume fabrication processes are not yet available for carbon nanotubes
核能
铀在自然界中有三种放射性同位 素：U235、U238、U234 ，在衰变 过程中放出热量。在军事上铀主要 用来制造核武器和核动力燃料。用 作核电站反应堆的燃料，发电成本 低。 铀裂变时产生的同位素及其 射线，在工农业生产和科学技术领 域中有广泛的用途。例如，工业无 损检测；农业培育良种，防止病虫 害；医学上灭菌消毒，临床诊断及 治疗等等。 核聚变装置对材料要求十分苛刻， 如耐中子辐射、耐高温和抗氢脆等
Ni/MH电池材料
1960年代，荷兰和美国先后发现LaNi5和 MgNi5具有可逆吸放氢性能； 1973，将 LaNi5作为二次电池负极材料研究； 1984，解决了LaNi5合金在充放电过程中的容 量衰减迅速的问题，实现了利用储氢合金作 为负极材料制造Ni/MH电池的可能； 1987年，工业化Ni/MH电池投产。
二、新型二次电 池材料
电池的分类
化学电池 1. 一次电池：碱性电池、碳锌电池、氧化银 电池、水银电池 2. 二次电池：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电 池、锂电池 3. 燃料电池 物理电池 1. 太阳能电池 2. 原子能电池
二次电池材料
含铅、镉，污染
绿色电池
二次电池材料
新型二次电池材料
1. 金属氢化物镍电池材料（Ni/MH） 2. 锂离子电池材料（LIB）
Ni/MH电池材料
与尚在广泛应用的Ni/Cd电池相比， Ni/MH电池有如下优点： （1）能量密度高（同尺寸1.5～2倍）； （2）无镉污染—绿色电池； （3）可大电流快速充放电； （4）工作电压1.2V，与Ni/Cd电池有互换性。
Ni/MH电池材料
Ni/MH电池结构及工作原理
工作原理
Ni/MH电池材料
Mg (Target 3.5wt%)
BCC (TiCrV)
0.05
AB2
MgNiV
BCC (TiCrV)
Conventional Alloys
0.01 1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0 7.0 8.0
10.0
Gravimetric Density , wt%
负极材料（储氢材料）
AB5型混和稀土系储氢合金
各种储氢方法对比
以 4 kg 车载 H2为例
Schlapbach & Züttel, Nature, 15 Nov. 2001