稀土贮氢电池的发展现状及对策

　　稀土倭氢合金，1990年初期就开始制造电池（Ni/MH），且在1995年后逐步走向工业化生产水平。目前我国的这种电池的原料供给能力、电池的生产技术及装备、检测手段、电池的综合技术性能等方面都处于世界先进水平。

　　稀土倭氢电池是一种新型的化学电源，也被称为镍氢充电电池（Ni/MH）。该电池与镍镉电池（Ni-Cd）比较具有高电容量、不污染环境和循环寿命长等特点。因此，目前其应用日益广泛，产量增长较快，发展前景看好。

　　20世纪％年代以前，我国就能够生产作为Ni/MH电池负极材料的稀土倭氢合金材料，90年代初期在此基础上开始试制这种电池。至90年代中期我国的Ni/MH电池的制造逐步走向工业化生产水平，且产量增长很快，电池的综合技术性能不断提高，使其在应用方面发展更快。特别是在国家863计划实施中，对稀土倭氢合金原料，电池的制作技术及设备，检测手段等方面进行了集中力量的技术攻关和建立示范生产线后，有力地推动了我国这种电池的全方位发展。目前，我国的稀土倭氢合金材料，电池制造技术及装备，仪器检测装置，电池的技术性能及应用开拓等方面，已获得了很大的成就和进展。从总体上看，我国的Ni/MH电池已达到了世界同行业的先进水平，电池产量猛增。

　　据不完全统计，2001年我国这种电池的产量约为3亿只，比1995年的0.18亿只增长17倍，居世界第二位（日本为首位），这充分表明了我国的Ni/ MH电池获得了高速的发展。

　　我国具有丰富的稀土金属及镍金属资源，目前也能大量生产稀土和镍金属，这为我国今后大力发展Ni/MH电池奠定了坚实的物质基础，也是我国独有的优势！

　　电池的生产2.1原材料目前我国生产Ni/MH电池的原材料充足，性能优良。已用的原材料主要有下列几种：（1）稀土倭氢合金材料。生产中一般选用多组分稀土倭氢合金如Mm（NiCMnAl）5作为电池的负极材料，其中Mm表示高烂或高铈的混合稀土金属。Mm及Ni是合金的主组分，含Mm2933%，Ni49~50%，其它为Co、Mn和A1等。对该材料的要求是：电化学容量高，循环寿命长；对电解质液的耐腐性强，对过充电时正极产生的氧具有篼的抗氧化性；电催化活性高，氢的扩散速率大，电极反应可逆性好；在电池工作温度范围内具有合适的氢平衡分解压。其主要技术指标为：充放氢量（在00105Mpa下）>75%，粒径（DsoPOfim，电化学容量300330mAh/g.（2）球型亚镍材料。一般采用Ni（OH）2经加工处理后作为正极材料。对该材料的要求是：具有孔隙率高，活性物质利用率高，使用寿命长和电容量高。其主要技术指标为：松装密度1.51.6g/cm3，振实密度容量200~270mAh/g.（3）氢氧化钾（KOH）材料。用于作电池内的电解质液。（4）镍（Ni）和钴（Co）粉材料。呈粉状，粒径2pm，含硫（S）、碳（C）、磷（P）和重金属等杂质矣0.05%.（5）氧化亚钴（CoO）粒径2|xm，含S、C、P和重金属等杂质矣。5%.（6）其它的隔膜及元件材料。以上各种原材料可以满足制造电池的需要。

　　2.2电池的生产技术及装备目前，我国生产Ni/MH电池的生产技术及装备已达到世界先进水平，所制成的电池技术指标较好，综合技术性能较高，并能满足用户的要求。

　　电池是由正极板、负极板、电解质液、隔膜、电池壳和其它元件等构成的。正极板由球型亚镍、粘结材料和添加剂等，经过加工后而制成的。负极板选用多组分倭氢合金（AB5型）如Mm（Ni355C0.75Mna4Ala3）经过加工后而制成的，合金中Mm29~33%，Ni49~50%，C10.5%，Mn5.23%，All.98%.电解质液是用固体KOH溶解以后，配制成浓度为6mI/L的水溶液。隔膜可由高密度的Ni（OH）2经过加工后而制成。其它的电池壳及一些元件也分别进行加工后制成。在制成如上的各元件后，再进行单个电池的整体组装，然后用仪器检测电池技术性能合格后进行包装成为电池产品。其主要生产过程为：各种原材料―分别制成各元件―电池组装―性能检测包装―人库（Ni/MH电池产品）目前，我国生产Ni/MH电池的设备及检测仪器有两种来源：一是从一些国家引进全套生产设备并建立生产线（如从日本、韩国和美国等，有时包括生产工艺技术），以及各种检测装置；二是由国内专门制造电池用的机械设备厂nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播，并可建立生产线，以及检测仪器。这两种来源的装置均可满足各种型式电池的生产和检测要求，且所生产的电池综合技术性能可达到世界先进水平。

　　电池生产设备包括强力混合机、真空合膏机、卷绕机、滚槽机、辗压机、极板制造机、零件加工机、切剪机、加电液机、封口机、极片涂布机、粉料球磨机、揉片机和打码机等。对电池技术性能的检测装置包括有电池充放电检测仪，电池测试仪（如电池容量测定）和多功能电池性能检测仪等。还有电池的点焊接机和自动装配系统设备。从总体上看，目前我国生产电池（Ni/MH电池）的设备，检测仪器及自动装配设备等已逐步达到世界先进水平。

　　2.3电池的生产能力及产置近十年来，我国的Ni/MH电池生产能力及产量发展很快，已居世界第二位（日本为首位）。据不完全统计，19952001年我国电池的产能与产量的变化状况详见表1所示。

　　表1我国Ni/MH充电电池的产能及产量状况生产能力（亿只/a）实际产量（亿只/a）倭氢合金耗量（t/a）年增长率（％）从表1可见，我国电池的产能与产量逐年增长，但1998年后增加较快。2001年比1995年的产量增加约17倍，估计至2005年产量将可达6.0亿只。

　　目前世界生产Ni/MH电池的国家有日本、中国、美国、俄罗斯和韩国等。全球Ni/MH电池总产量约12亿只。中国为3.0亿只，占世界的25%，而日本为8.0亿只，占全球的67%，居世界第一位，中国居第二位。

　　￥色金属世界目前全国这类电池生产厂家约有25家，大厂的电池产能达到1.0亿只左右，小厂约为几千万只，但厂家尚多，产品质量不一，竞争力较差。因此有必要进行资产重组，建立大型骨干厂，统一生产计划，指导生产，集中营销，以推动这个电池行业的更快发展。我国的电池厂主要分布于北京、上海、天津、沈阳、深圳、长沙和广州等地。

　　2.4电池的品种、性能及特点由于国内市场对Ni/MH电池的品种和性能的要求日益提高，所以更促进了我国这类电池的品种及性能的发展。下面列出目前我国一些Ni/MH电池的类型规格及性能于表2及表3（包括圆柱形和长方形电池）。表2我国一些圆柱形电池的品种及性能状况标称电压（V）标称电流（mAh）标准充电快速充电类型产品代号直径（mm）高度（mm）重量（g）电流时间电流时间表3我国一些长方形Ni/MH电池的品种和性能情况类型产品代号标称电压标称电流（mAh）厚度（mm）宽度（mm）高度（mm）标准充电15h（mA）快速充电72min（mA）重量tg）注：表3中仅列出一部分类型及品种规格。

　　从表2可知，总共6个类型和22个产品（有些品种未列人）规格，以及电池性能参数，已达到世界先进水平，具有较强的竞争力。

　　据了解，目前我国已能生产Ni/MH电池10个以上的类型，约30种以上的产品规格，可满足国内外用户的需要。从电池形状看，已可生产圆柱形、长方形和钮扣形等3种，还可分单体电池和组合电池组两种。从用途上看，可生产家用电池、动力电池、移动电话电池和电脑电池等。

　　Ni/MH与Ni-Cd电池性能的对比见表4，从表表4Ni/MH与Ni/Cd电池的性能比较情况类型电容量（mAh）重量能量密度体积能量密度充放电速度耐过充过放能力记忆性毒性及污染快强无慢差有4可看出Ni/MH电池比Ni-Cd电池的优越性更大。

　　从总体上看，Ni/MH电池具有下列优点：工作时间较长。

　　循环寿命长。在正常使用情况下，循环充放电可达到500次以上。

　　可快速充电，使用专用充电器，可在1.2小时内充足电。

　　绿色电源。电池不含Cd、Pb、Hg等有害元素，可保护环境，属于环保型的绿色电池产品。

　　高可靠性。用最好的材料和制造技术，以及严格的质量管理，确保电池的高可靠性。

　　绝对没有记忆效应。因电池不含Cd，故不具有记忆效应。

　　宽广的温度适应范围。电池可在-2040之间正常使用。

　　荷电保持能力等性能确保一致性好。

　　因此，这类电池具有更强的生命力和发展空间，且可代替Ni-Cd电池的应用。

　　电池的应用20世纪90年代中期以来，我国生产的Ni/MH电池不断产业化，产量增加和质量提高，推动了电池应用的发展。目前该类电池在交通、音响、通讯、家用电器、电动工具、照相器材和办公设备等方面的应用，日益广泛，使用量增长较快。

　　3.1在交通工具中的应用目前电池在交通工具如汽车、摩托车、自行车和三轮车等中作为动力电源的应用发展很快。用于汽车在国外已进入实用阶段，我国已有样车，并建立了电动汽车的研制和开发基地，目前正处在发展阶段。

　　而后三者已有产品上市被人们所实用，且具有普及性的发展潜力，也是电池应用的主要领域。今后的电池用量将会更大，前景看好。

　　3.2在音响中的应用该类电池主要用于立体声音响，汽车音响，收录机，收音机，头带式唱盘，小磁盘唱机和无线电麦克风等，其效果较好，具有代替其它电池应用的趋势，潜力较大。

　　3.3在办公设备中的应用当今的信息产业发展很快，其业务范围也日广。

　　对于这类电池在这方面的应用很有前途，特别是办公室设备的应用，如在计算机、笔记本电脑、便携式打印机、传真机、处理器、复印机，计算器和数据录人器等中不断扩大用量。对办公室设备现代化将起着更大的作用。

　　3.4在通讯、照相和家用电器中的应用在这方面的应用，与人们的生活密切相关，使人们的生活更加丰富多彩。在通讯上主要是应用于移动电话、无绳电话、DECT电话、对讲机、蜂窝电话和2路无线电发报机等。照相器材方面的应用主要在数码相机、摄录一体机、AF照相机和照相机闪光灯等上的实用。在家用电器如电动刹须刀、吸尘器、电饭煲、电子血压计和手电筒等上的应用发展也较快。

　　3.5在电动工具、玩具和灯具中的应用在电动玩具中主要用于遥控玩具，游戏机，游戏枪和电动汽车，飞机，轮船等模型。在电动工具和无绳电钻，无绳螺丝起子和吸尘器等上已有实用。在灯具如闪光灯，应急灯，应急通讯器，电击器，火警器和防盗系统中应用。

　　此外，在急用电源（POS系统，考勤钟和仪器仪表等），遥控器、医疗器、机器人、测量仪器和太阳能设备中也有实用效果。

　　电池的市场我国生产的Ni/MH电池已达到3亿只，性能优良，nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播及时，受到国内外用户及市场上的关注。目前国内市场活跃，竞争激烈，在民用和高科技的应用发展很快。据不完全统计，全国使用Ni/MH电池的数量较大，在国内市场的销量约占总产量的80%为2.4亿只，且发展较快。在国际市场上正处于开发阶段，出口量尚不多，约占总产量的20%为0.6亿只，主要销往美国，巴西，泰国，俄罗斯，欧洲和东南亚的国家等。今后我国应在提高电池的性能及增加产量的基础上，扩大出口量，不断占领国际市场。总之，从发展看市场的趋势，今后国内外市场的发展前景将十分广阔。

　　5对策与建议从目前我国的Ni/MH电池发展现状看，还是处在加速发展的阶段，在电池的产量，品种，质量，性能，装备及市场等方面必须进一步加以开发，以推进这类电池行业的更快发展。因此，应针对目前存在的问题采取对策，制订有效措施，增加投入，加速发展。

　　加速技术创新，降低电池成本有色金属世界目前我国Ni/MH电池生产中，因电池的生产成本较高，故使市场价格也高。据了解，我国Ni/MH比Ni-Cd的价格高得多，而引起用户很不满意。其主要原因是：①电池的负极材料――稀土倭氢合金价高。

　　②电池在制造时总成本也高。前者的价高主要是合金组分中的钴（Co）粉昂贵之故，如在Mm（Ni，C，Mn，Al）5中Co含量约10.5%.在1.0公斤合金中含C0.105公斤，约需耗费350元。经测算，在倭氢合金的材料费中，Mm占18.4%，Ni占33.83%，Co占46.98%，Mn占0.47%，A1占0.33%，其中Co费用最多，Ni为第二，Nm为第三。但这三者合计共占99.21%.因此，在合金组分中减少Co，Ni，Mm的含量，对于降低合金的成本很有意义。特别是降低Co的含量对降低合金成本更为重要。在生产合金时进一步降低Co的组分是降价的方向。因此，加速研究合金中降Co含量的技术创新十分重要。同样相应的减少Mm和Ni含量也是研究的课题。如倭氢合金的成本降低，制成电池的成本也相应的下降。而电池的其它元件的成本尽量降低也有意义。目前我国生产的AA型电池市价为16元/只，比日本的AA型电池的市价9.5元/只，高出68.4%.日本从1995年到2001年AA型电池的市价从25.9元/只降至9.5元/只，年均降价率达到28.8%，但还比同类型的Ni-Cd电池的市价高。对我国更要降低Ni/MH电池的市价，如我国Ni/MH能够降至Ni-Cd电池的市价时就很可观了。因此，Ni/MH代替Ni-Cd将更可加速了，这时Ni/MH的推广应用将更易进行。如上所述，加速合金及电池的技术创新，降低电池的成本和市价是当务之急。如果这个问题解决好将会大大地推动Ni/MH电池行业的迅速发展。

　　加快应用开发，增加国内用量目前我国的Ni/MH电池的应用领域较广，但发展不平衡，在小型电池方面如日常家用电器，照相机器材，音响，办公室设备等的应用发展较快，但在交通工具如电动汽车，自行车，摩托车和三轮车等的动力电池应用上发展较慢，尚处在开发阶段。目前除电池的市价较高和某些性能还未达到要求而影响了应用推广以外，对这方面的研制开发工作尚未跟上是主要的原因。因此，今后应该加强Ni/MH电池作为汽车等的动力能源的开发，加快电动汽车等的实用十分重要。它的实现，一方面可大大增加电池用量和发展生产。另一方面对于电动汽车无污染环境更为重要。曰本和美国均能生产Ni/MH电池的电动汽车，在实用中已走在中国之前面，我国要加速赶超它们。

　　据报道，日本已能销售用高性能Ni/MH电池的新型电动车。该车经一次充电可行驶约250公里，比铅酸电池的电动车行驶距离增加约0.5倍（为125公里）。其采用寿命长、重量轻的Ni/MH电池作为动力，电池寿命达到6~7年，比铅酸电池的寿命增加3~4年。由此可知用Ni/MH电池的电动车的优越性很大，我国要加快实现这一目标。

　　建立大型企业，提高竞争能力我国的Ni/MH电池不断实现产业化以来，生产电池的公司及工厂发展很快。据了解，目前我国生产电池的企业包括国营企业，国外独资企业和中外合资企业等三种所有制形式。目前全国大小电池厂约有20多家，年生产能力在6000万只以上的很少，年能力在3000万只以下的较多，尤其是国营电池厂的生产规模更小。因此，国营电池厂应该进行资产重组，合并建立大型电池骨干厂，按年能力达到1.0亿只为宜。只有这样，工厂才能达到电池的产量大，品种多，性能高和竞争力强的现代化水平，才能具有人才强和经济力大的效果，才能够在国内市场中扩大自己，占稳市场地盘。同时，可使国内企业的营销与生产并驾齐驱，迅速发展。

　　扩大电池产量，拉动它业发展Ni/MH电池行业在我国属于朝阳事业，具有极大的发展潜力，前景看好。在发展经济力量中已表现出较强的生命力。特别是电池所用的原材料中很多与有色金属如Ni、Mm（稀土金属）、（：、1\！111等密切相关。因此，扩大电池产量后，可有力地拉动这些有色金属的发展，增强有色金属工业的经济实力极为重要。据测算，2005年我国Ni/MH电池产量达到6.0亿安时之后，年需要Mm（稀土金属）金属约20001，金属镍（Ni）约5900t，金属钴（Co）约1020t，金属锰（Mn）约460t，和金属铝（A1）约80t.这些金属量对于进一步发展我国有色金属工业有很大的现实意义。据测算，到2005年电池量增至6.0亿安时之后，需要上述的有色金属总量为9460t，可获得工业产值约7.7亿元。

　　这是有色金属工业产值的增长点。如果电池有更大的发展，有色金属的增长则更加可观。因此，大力发展Ni/MH电池行业，可加速推动有色金属工业的发展，提高经济效益。

　　提高电池质量，扩大产品出口目前，我国的Ni/MH电池还处在加速发展的阶段。虽然电池的产量已达到3.0亿只，但还不能满足今后国内外市场的需求。特别是电池数量不能达到出口的要求。因此，今后在发展产量的基础上，加速增加品种类型、提高电池的质量和技术性能，更重要的是要完善生产技术，降低产品成本及销价，提高市场竞争力，才能增加电池的出口量，并不断扩大和占领国际市场，增加出口创汇额，尽快提高电池业的经济效益。

　　从国内外市场发展趋势看，今后Ni/MH电池的应用中，在汽车动力电池，助力车电池，移动电话电池，笔记本电脑电池和电动工具电池等方面要加速发展，增加产量，降低成本和市价，以达到扩大上述电池的出口量。这是今后我国生产Ni/MH电池的发展要求，也是这类电池的出口品种的结构方向。因此，国内电池企业要从这方面提高技术水平，增加投人，加速发展，扩大出口量。

　　6结语我国对Ni/MH电池的研制、开发、产业化的生产已有10多年的历史。目前在电池的原材料nba直播吧极速体育jrs_jrs直播王_极速体育NBA直播，电池的生产技术装备，产量和品种，质量和性能，应用开拓和国内外市场等方面已取得了很大的成就和进展，并已逐步达到世界先进水平。但与国外相比尚有不少差距，今后应该加速赶超。从总体上考虑，今后我国还要加速技术创新，降低电池成本，满足用户需求；要加快应用开拓，增加国内用量，推动电池持续发展；要建立大型骨干企业，提高竞争能力，不断占领市场；要继续发展电池产量，拉动有色金属工业的发展，推动新的经济增长点；要提高品种质量，扩大电池出口。通过实施如上对策措施，以更好地推进我国Ni/MH电池行业的高速发展，推动我国有色金属工业（尤其是稀土和镍金属）的更快发展。

　　此外，我国具有丰富的稀土金属和镍金属资源，并已能大量生产这些金属，这为今后我国持续发展Ni/MH电池的生产，奠定了雄厚的物质基础，也是我国独有的一个大优势。