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18.太阳能利用的基本方式 太阳能利用技术环节:太阳能利用涉及的技术问题很多,但根据太阳能的特点,具有共性的技术主要有四项,即太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输, 太阳能利用方式:将这些技术与其它相关技术结合在一起,便能进行太阳能的实际利用---光热利用、光电利用、光化学利用、光--生物利用和光—光利用等。 按用途分类 空间太阳能电池 地面太阳能电池 光伏传感器 按工作方式 分类 平板太阳能电池 聚光太阳能电池 分光太阳能电池 19.太阳能电池的分类 按照结构分类: 同质结太阳电池 异质结太阳电池 肖特基结太阳电池 复合结太阳电池 液结太阳电池等 1、硅系太阳能电池 2、多元化合物薄膜太阳能电池 3、聚合物多层修饰电极型电池 4、纳米晶化学太阳能电池 据所用材料分 砷化镓III-V化合物 硫化镉 铜铟硒 单晶硅太阳能电池 多晶硅薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜太阳能电池 31.石墨材料的性能 1. 石墨材料导电性好,结晶度较高,具有良好的层状结构,适合锂的嵌入一脱嵌,形成锂一石墨层间化合物,充放电比容量可达300 mAh/g以上,充放电效率在90%以上,不可逆容量低于50 mAh/g。 2. 锂在石墨中脱嵌反应发生在0~0.25V左右(VS.Li+/Li),具有良好的充放电电位平台,可与提供锂源的正极材料LiCoO2?、LiNiO2?、LiMn2O4 等匹配,组成的电池平均输出电压高,是目前锂离子电池应用最多的负极材料。 3. 石墨包括人工石墨和天然石墨两大类。 人工石墨是将易石墨化炭(如沥青焦炭)在N2气氛中于1900~2800°C经高温石墨化处理制得。 常见人工石墨有中间相碳微球(MCMB)和石墨纤维。天然石墨有无定形石墨和鳞片石墨两种。 无定形石墨纯度低,石墨晶面间距(d002 )为0.336nm。主要为2H晶面排序结构,即按ABAB??顺序排列,可逆比容量仅260mAh/g,不可逆比容量在100 mAh/g以上。 鳞片石墨晶面间距(d002 )为0.335nm,主要为2H+3R晶面排序结构,即石墨层按ABAB? ?及ABCABC? ?两种顺序排列。含碳99%以上的鳞片石墨,可逆容量可达300~350 mAh/g。 石墨具有良好的层状结构。石墨层内每个碳原子通过sp2杂化与另外三个碳原子连接,形成六元环状结构,石墨层间以范德华力连接。如果锂离子嵌入石墨层间,石墨层可转变其结构(从ABAB或ABCABC转变为AAA排列),AAA排列结构有足够的回弹力让锂容易方便的嵌入和脱出。 32. 石墨类炭材料的嵌锂特性 1) 嵌锂容量高。结构完整的石墨,其理论容量为372mAh/g。 2) 嵌锂电位低且平坦。大部分嵌锂容量分布在0.0~0.2V之 间(vs. Li/Li+),这为锂离子电池提供高而乎稳的工作电压。 3) 容量受溶剂的影响程度较大,与有机溶剂的相容能力差。除了与 PC不相容外,与THF、DMSO、DME的相容能力差。原因是在这些溶剂体系中,不能在炭负极表面形成一层很好的保护层,导致溶剂插入石墨层间并可能在石墨结构层内还原,最终使石墨结构层离。解决的方法是加入第二种、甚至第三种溶剂。 33. MCMB制备方法 自从Yamada等成功地用聚合法制备出MCMB以来,又相继出现了一些MCMB的制备方法,这些方法按照工艺原理可以分为三类。 1)聚合法 :该方法是制备MCMB的传统方法。目前市场所售MCMB即用该法生产。其工艺流程如图: 聚合法生产MCMB工艺淹程 2)乳化法 在可熔融中间相制备工艺出现后,有人将乳化成球的工艺用到MCMB的制备上,从而制备出了球径均匀的MCMB。其工艺流程如图: 乳化法生产MCMB工艺流程 3)悬浮法 将所用沥青溶解于四氢呋喃等有机溶 剂中,加入到含有悬浮剂(如聚乙烯醇)的水溶液中, 充分搅拌,使沥青溶液与水溶液成为乳状液,加热 到一定温度,有机溶剂挥发。沥青则留在水溶液中 成为沥青小球体。通过控制沥青溶液的浓度和搅拌 速度可控制所得MCMB的球径。工艺流程如图: 悬浮法生产MCMB工艺流程 34. 合金类电极材料 用作锂离子电池负极的金属材料有Si、Sn、Ge、Pb等。金属类电极材料一般具有较高的理论比容量,但是锂反真的嵌人脱出会导致合金类电极在充放电过程中的体积变化较大,从而使金属电极逐渐粉化失效,使电池循环性能较差。 目前,解决粉化问题的方法就是制备超细合金(如纳米级合金),或
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