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论文选萃

cnpowder.com.cn《中国粉体工业》2006年第5期

锆粉体材料在现代电池中应用前景

罗方承吕文广郑景宜

(江西晶安高科技股份有限公司南昌330029)

【摘要】本文简述了锆材料在镍氢电池中贮氢合金、隔膜纸；固体电解质电池以及固体氧化物燃料电池中的应用前景。介绍了锆英石生产
氧氯化锆的常用方法和工艺流程，对国内唯一采用“自然结晶法”生产氧氯化锆的工艺（晶安高科）作了简介。综述了加钇氧化
锆的研究现状。强调了锆材料在现代电池中将具有广泛的应用前景。
【关键词】氧氯化锆掺钇稳定（半稳定）氧化锆镍氢电池固体电解质电池燃料电池

概述
锆材料在高新技术领域有着广泛的应用[1]。被列为动力电池：在上述小型二次电池的基础上，向大容
《中国高新技术产品目录2000》、《中国高新技术产品出口量动力电池发展，“十五”期间可望起步，预计2005年之
目录》、《当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目后到2015年之间会有快速的发展。作为电动汽车过渡品，
录》的产品中，锆材料在结构陶瓷、功能陶瓷中有着非混合动力汽车将促使氢镍电池快速发展。
常优势，在电子元件（滤波器、鉴频器、谐振器、蜂鸣燃料电池作为把氢能直接转化为电能的发电装置，
器）、玻璃（光学透镜、装潢结晶玻璃、耐热玻璃、摄影它以高效、洁净、高比功率、可室温快速启动等特点，引
机透镜）、生物陶瓷（人造牙、骨骼等）、结构陶瓷（新型起各国的高度重视。我国经多年研究开发，已丛基础研
轴承、发动机、内燃机和汽轮机的构件、阀门、密封圈究、试制而逐步转入批量生产和产业化阶段，应用前景
等）；高温陶瓷颜料（钒锆蓝、黄；铬锆绿；镨锆黄；铁是作为汽车动力和发电站。
锆红等）；催化剂、造纸、制革、人造宝石、新能源、光据国家“星火计划”‘“九五、十五”、“863”等攻关
线连接器等，其电、磁、光、力学、化学等特性，在电子、项目及“二十一世纪新材料丛书（宋健题）”公布：镍氢

航天、航空、冶金、化工、生物和医学等领域展示出广阔动力电池负极材料（贮氢材料AB2）和燃料电池将给锆及
的应用前景[2]。其化合物的应用提供了一片新的光明。
电池工业以新材料科技为基础，与环保科技相关连，电池行业永远是朝阳行业，用电器具的大量使用要
与电子、电力、交通、信息产业想配套，与休闲、娱乐、求电池高速快速发展。电池本身的快速发展正体现出这
保健和提高自身素质的消费观念的转变相适应，它关系一趋势。创新是社会发展的不竭源泉和动力。锆材料在
到可持续发展战略的实现。电池工业是新能源领域的重电池中的应用也揭示了该真理的客观实在，顺乎社会发
要组成部分，已成为全球经济发展的一个新热点。展潮流。晶安高科愿与国内高校、科研机构、企业界共
中国电池工业协会提出的《电池行业第十个五年计同把锆材料在电池中开发应用推向一个新的高度。
划》中指出：1、镍氢电池
氢镍电池在技术上的主要走向是：①充分利用我国1.1贮氢合金[3][4][5][6][7]：目前已开发的贮氢合金有稀土
稀土资源丰富的优势，通过合理、适度和有效的掺杂以系、钛系、锆系、镁系四大系列。按贮氢合金组分分类，

提高储氢合金负极材料的电化学能性能。②通过超细化、锆系类（如ZrMn2），锆为正方晶系、四方晶系及Laves相

高密度和掺杂、涂膜等工艺技术的开发以提高氢氧化镍晶体结构。按贮氢合金中个组分的配比分类，AB2型（如

正极材料的性能。氢镍电池：以0.8亿只为基数，年均45%ZrMn2等）.目前正在研究的AB2型Laves相合金拓扑密集

增长。预计2005年将部分取代镉镍电池，并在电动工具结构相是Laves等提出，锆基合金有ZrV2、ZrCr2、ZrMn2。
和电动车用电池领域占有较大比重，产量达到3亿只。Laves相贮氢合金贮氢量高，美国Ovonic公司等研制的
罗方承（1968-），男，湖南浏阳人，博士研究生，高级工程师，董事、总经理。从事锆系列材料、电池材料的产品研究和开发。发表论文二十余篇。
联系人：吕文广E-mail:[e-mail]
6南昌市火炬大道75号，高新技术开发区，晶安高科，330029
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2006年第5期《中国粉体工业》cnpowder.com.cn

锆系Laves相合金的电化学容量已达360mAh·g-1，且循浓差电池用氧化锆掺杂的氧离子固体电解质氧浓差
环寿命长。但该合金初期活化周期长，采用添加微量稀电池。
土、阳极洋灰处理和热碱浸泡处理技术，可以改善合金测氧浓差电池在炼钢和炼铁工业中，需要快速测定
微粒表面状态，提高电极反应性能和加速活化。钢液或铜液中氧的含量，氧浓差电池能满足要求，并已
镍氢电池用锆贮氢合金组成在工业中得到广泛的使用。

系列组成mAh·g-1应用
电池表达式：（-）Pt[