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高功率La-Fe-B系贮氢电极合金的应用开发研究
一、基本信息
标题 高功率La-Fe-B系贮氢电极合金的应用开发研究 单位 内蒙古希苑稀土功能材料工程技术研究中心
电话 辛博0472-5179522 行业类别 稀土
二、内容信息

2001年我国制定的节能与新能源汽车的科技发展目标战略是用4-6年的时间实现零排放汽车的产业化。我国镍氢动力电池的技术正日趋成熟,有很多单位一直从事大功率贮氢合金及HEV用镍氢电池的研究。预计到2012年,国内有10%(约100万辆)新生产的汽车是节能与新能源汽车。中国将成为世界上最大的新能源汽车消费大国。

清洁电动车的使用推广,关键之一是动力电池电源。影响镍氢动力电池性能的主要因素包括功率性能、高/低温性能、循环寿命、电池组管理系统等。

镍氢电池的功率性能是要求电池能够超高倍率放电和充电的性能。电池一般为3C~10C的电流充电,10C~30C的电流放电,50%放电深度的比功率达到1000W/Kg。电池的低温性能主要要求电池能够在寒冷地区(-40℃)及军事、航空航天等领域应用,尤其是HEV及EV使用的镍氢动力电池必须保证汽车在低温环境下的冷启动。

目前镍氢电池的超高倍率(30C)放电时间还达不到10s,使用温度一般在-20~50℃范围内,主要在0~40℃条件下使用,难以满足某些特定条件的使用要求。这些重要性能主要与电极活性材料、电池整体设计及制作工艺等有关,其中贮氢负极材料是关键影响因素。目前镍氢电池普遍使用AB5型负极材料,经过多年的开发研究其性能已接近理论水平,发展空间已十分有限。新型的贮氢合金如Mg基、AB3型贮氢合金及其他新型无Co、无Ni固溶体合金的研发为动力电池带来了新的前景。2008年以来,本企业为了探索开发一种性价比更高的新型稀土系储氢材料,研究了RE-Fe-B三元相图中的11种组成(RE19Fe68B68、RE17Fe76B7、RE15Fe77B8、RE8Fe86B6、RE8Fe27B24、RE8Fe28B24(RE2Fe7B6)、RE5Fe18B18、RE5Fe2B6、RE2Fe23B3、RE2FeB3、RE2Fe14B)的储氢能力。经过200多个组分的试验,其中四种(La17Fe76B7、La15Fe77B8、La8Fe27B24、La8Fe28B24)组成的合金具有良好的储氢性能和较低的成本,合金为多相结构,包括LaNi5相、La3Ni13B2相、(Fe,Ni)相。与低钴(3%Co)LaNi5型储氢合金对比测试结果表明,La-Fe-B系合金的动力学性能和低温放电性能明显优于LaNi5型合金,大电流放电及-40放电容量均提高50%以上,成本较低,很适合研制镍氢动力电池及低成本镍氢电池。2009年创新基金的支持及时补充了研发经费,使实验室成果转化成工业中间产品,最终实现产业化生产。

该项目利用我国包头地区丰富的稀土资源,开发绿色能源领域的高性能功能材料,对于我国西部地区的资源优势转化成经济优势具有重要意义。

三、附件下载

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