新材料產(chǎn)業(yè)-新能源材料

1、新材料產(chǎn)業(yè)新能源材料發(fā)展領(lǐng)域新材料是指那些新出現(xiàn)的或正在發(fā)展中的、具有傳統(tǒng)材料所不具備的優(yōu)異性能和特殊功能的材料；或采用新技術(shù)(工藝,裝備)，使傳統(tǒng)材料性能有明顯提高或產(chǎn)生新功能的材料；一般認(rèn)為滿足高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的一些關(guān)鍵材料也屬于新材料的范疇。新材料作為高新技術(shù)的基礎(chǔ)和先導(dǎo)，應(yīng)用范圍極其廣泛，它同信息技術(shù)、生物技術(shù)一起成為21世紀(jì)最重要和最具發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。隨著我國(guó)能源消耗大幅度增長(zhǎng)，煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源已難于滿足長(zhǎng)期發(fā)展的需求，并會(huì)在消耗過(guò)程中對(duì)環(huán)境造成巨大破壞，要解決上述問(wèn)題必須提高燃燒效率，實(shí)現(xiàn)清潔煤燃燒，開(kāi)發(fā)新能源，節(jié)能降耗。這3個(gè)方面都與材料有著極為密切的關(guān)系。新能源材

2、料是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料，它是發(fā)展新能源的核心和基礎(chǔ)。主要包括儲(chǔ)氫合金材料為代表的鎳氫電池材料、嵌鋰碳負(fù)極和LiCoO2正極為代表的鋰離子電池材料、燃料電池材料、Si半導(dǎo)體材料為代表的太陽(yáng)能電池材料和發(fā)展風(fēng)能、生物質(zhì)能以及核能所需的關(guān)鍵材料等。前景展望新能源和再生清潔能源技術(shù)是21世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具有決定性影響的五個(gè)技術(shù)領(lǐng)域之一，新能源包括太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、核能、風(fēng)能、地?zé)帷⒑Ｑ竽艿纫淮文茉匆约岸坞娫粗械臍淠艿?。新能源材料則是指實(shí)現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化和利用以及發(fā)展新能源技術(shù)中所要用到的關(guān)鍵材料，主要應(yīng)用于照明、供電、供熱等領(lǐng)域。主要包括以鎳氫電池材料、

3、鋰離子電池材料為代表的綠色電池材料；燃料電池材料；太陽(yáng)能電池材料以及鈾、氘、氚為代表的反應(yīng)堆核能材料等。當(dāng)前綠色電池材料研究的熱點(diǎn)和前沿技術(shù)包括高能儲(chǔ)氫材料、聚合物電池材料、磷酸鐵鋰正極材料等。在燃料電池材料領(lǐng)域當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和前沿技術(shù)包括中溫固體氧化物燃料電池，電解質(zhì)材料等。在太陽(yáng)能電池材料領(lǐng)域當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和前沿技術(shù)包括晶體硅太陽(yáng)能電池材料、非晶硅薄膜電池材料、化合物薄膜電池材料和染料敏化電池材料等。對(duì)我國(guó)來(lái)說(shuō)，首先要考慮的是提高能源生產(chǎn)效率、減少污染，其中當(dāng)務(wù)之急是逐步實(shí)現(xiàn)潔凈煤燃燒。為了提高燃燒效率，提高熱效和增加機(jī)動(dòng)性，要發(fā)展超臨界蒸汽發(fā)電機(jī)組、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù)和大功率工業(yè)燃?xì)?/p>

4、輪機(jī)組，這些技術(shù)對(duì)材料的要求都十分苛刻，需要耐熱、耐蝕、抗磨蝕、抗沖刷的合金鋼及低成本催化劑，高質(zhì)量的合金鋼及高溫合金材料和涂層，工程陶瓷等材料，以滿足高溫、高強(qiáng)、抗蠕變、疲勞、耐蝕和長(zhǎng)期工作的要求。此外，磁流體發(fā)電需要高性能的通道材料。未來(lái)的清潔能源包括氫能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、核聚變能等，這些能源的利用存在較多的材料問(wèn)題。其中氫能的利用需要無(wú)機(jī)分離催化膜、儲(chǔ)氫材料（儲(chǔ)氫合金、碳納米管等）；燃料電池需要質(zhì)子交換膜、高溫氧化物電極等材料；利用化學(xué)能的二次電池需要?dú)滏囯姵亍囯x子電池正負(fù)極材料及快速充電系統(tǒng)等；太陽(yáng)能電池需要多晶硅、多結(jié)非晶硅及其他高效、長(zhǎng)壽、廉價(jià)的太陽(yáng)能光伏轉(zhuǎn)換材料等；風(fēng)能發(fā)電需要風(fēng)

5、力發(fā)電機(jī)用大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，并要求有足夠的強(qiáng)度和抗疲勞性能的材料，如玻璃鋼、碳纖維增強(qiáng)塑料、增強(qiáng)木材等；核能發(fā)電中快中子增殖堆涉及液體鈉的腐蝕等材料問(wèn)題，核聚變裝置需要耐中子輻射、耐高溫和抗氫脆的材料；生物質(zhì)能需要無(wú)機(jī)分離催化膜等等。在節(jié)能方面也涉及到一些材料問(wèn)題，如智能建筑中采用的具有保溫、隔熱性能的墻體材料及雙層中空低輻射玻璃等；LED節(jié)能燈中采用的半導(dǎo)體材料；高效電力系統(tǒng)中采用的超導(dǎo)材料及技術(shù)等。綠色二次電池的研究開(kāi)發(fā)一直是國(guó)際上一系列重大科技發(fā)展計(jì)劃的熱點(diǎn)之一?；谛虏牧虾托录夹g(shù)的高能量密度、無(wú)污染、可循環(huán)使用的綠色電池新體系不斷涌現(xiàn)并迅速發(fā)展成新一代便攜式電子產(chǎn)品的支持電源和電動(dòng)車(chē)

6、、混合動(dòng)力車(chē)的動(dòng)力電源。預(yù)計(jì)到2010年綠色動(dòng)力電池市場(chǎng)將超過(guò)240億美元。顯然，綠色電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展將對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大影響。現(xiàn)狀分析清潔、高效成為能源生產(chǎn)和消費(fèi)的主流、世界各國(guó)都在加快能源和電力發(fā)展多樣化的步伐，而我國(guó)以煤炭為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)格局卻沒(méi)有根本改變。新能源材料是新能源開(kāi)發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)，為促進(jìn)我國(guó)可再生能源和新能源技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近幾年，我國(guó)政府比較重視能源材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，973計(jì)劃、863技術(shù)、科技攻關(guān)計(jì)劃、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)等計(jì)劃對(duì)能源器件及其關(guān)鍵材料的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化均有一定投入。目前，我國(guó)在貯能電池、太陽(yáng)能電池和燃料電池方面都有一定的基礎(chǔ)，我國(guó)組織了鎳氫電池和鋰電池關(guān)

7、鍵材料和技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)以及電池技術(shù)的攻關(guān)，已形成了從上游產(chǎn)品、原料制備、設(shè)備制造、電池加工和出口貿(mào)易以及下游產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈；我國(guó)在小功率鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化方面也取得了很大進(jìn)展，鎳氫電池出口量逐年增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率為30%以上，鎳氫動(dòng)力電池已于近幾年形成產(chǎn)業(yè)化。但與發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展和我國(guó)需求相比，我國(guó)還有相當(dāng)大的差距，鋰離子正極材料產(chǎn)品品質(zhì)基本達(dá)到國(guó)際水平，但與國(guó)內(nèi)月消耗量相比仍存在缺口，燃料電池研制一度停頓15年，與國(guó)外相比有較大差距，需要加強(qiáng)應(yīng)用研究和工程研究。總之，經(jīng)過(guò)國(guó)家的大力發(fā)展，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)已取得了很大進(jìn)步，許多省市政府把新材料產(chǎn)業(yè)作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)列入議事日程，并出臺(tái)配套的產(chǎn)業(yè)政策給予重點(diǎn)

8、支持，其中以北京、上海、西安、深圳、山東、重慶、武漢、江蘇尤為突出。海門(mén)、江陰、長(zhǎng)沙、銅陵、寧波、攀枝花、石嘴山等城市先后提出了建設(shè)成國(guó)家新材料基地的目標(biāo)。但也要看到，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)新材料產(chǎn)業(yè)仍存在一定的差距，因此為滿足我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要，大力促進(jìn)新材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，已成為我國(guó)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)重要任務(wù)。新能源材料是新能源開(kāi)發(fā)的物質(zhì)基礎(chǔ)，近幾年，我國(guó)政府比較重視新能源材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，973計(jì)劃、863計(jì)劃、科技攻關(guān)計(jì)劃、高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)等計(jì)劃對(duì)綠色二次電池、燃料電池和太陽(yáng)能電池等能源器件及其關(guān)鍵材料的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化均有一定投入。核心技術(shù)新能源材料是發(fā)展新能源的核心

9、和基礎(chǔ)，其核心技術(shù)和發(fā)展重點(diǎn)為：動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的相關(guān)材料的國(guó)產(chǎn)化，包括動(dòng)力電池正、負(fù)極材料，特別是實(shí)現(xiàn)鋰鹽和隔膜國(guó)產(chǎn)化或者本地化,為二次電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供基礎(chǔ)；硅和高分子等太陽(yáng)能電池材料與器件；氫能與燃料電池的關(guān)鍵材料及器件；氫的生產(chǎn)、輸運(yùn)、分配、存儲(chǔ)和應(yīng)用中的關(guān)鍵材料、器件與技術(shù)；風(fēng)能利用相關(guān)材料與技術(shù)。支撐條件當(dāng)前的研究熱點(diǎn)和技術(shù)前沿包括高容量?jī)?chǔ)氫材料、鋰離子電池材料、質(zhì)子交換膜燃料電池和中溫固體氧化物燃料相關(guān)材料、薄膜太陽(yáng)能電池材料等。正極Ni(OH)2產(chǎn)量超過(guò)8000噸，產(chǎn)值超億元，北京和新鄉(xiāng)、宜興的相關(guān)公司是主要生產(chǎn)廠家。鎳氫動(dòng)力電池是當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)產(chǎn)品，863電動(dòng)汽車(chē)專項(xiàng)對(duì)鎳

10、氫動(dòng)力電池給予了大力支持，是EV和HEV電池的主要?jiǎng)恿蜉o助動(dòng)力，尚處于研究開(kāi)發(fā)階段，未形成產(chǎn)業(yè)。制約因素隨著近年來(lái)電能短缺的嚴(yán)峻形勢(shì)，有效利用電能，把低谷電儲(chǔ)存起來(lái)，待到用電高峰時(shí)使用，即電能的貯存變得十分重要。而分散能源體系的建立和完善涉及貯能電池、太陽(yáng)能電池或燃料電池。這3種電池在我國(guó)都有一定的基礎(chǔ)，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)展和我國(guó)的需求相比還有相當(dāng)大的差距，需要加強(qiáng)應(yīng)用研究和工程研究。產(chǎn)業(yè)鏈條我國(guó)組織了鎳氫電池和鋰電池關(guān)鍵材料和技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)以及電池技術(shù)的攻關(guān)，已形成了從上游產(chǎn)品、原料制備、設(shè)備制造、電池加工和出口貿(mào)易以及下游產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)鏈。“十五”期間又將電動(dòng)車(chē)列為863計(jì)劃重大專項(xiàng)。鎳氫動(dòng)

11、力電池、鋰離子電池等相關(guān)材料研究開(kāi)發(fā)均得到了支持。2003年底國(guó)家發(fā)改委又決定支持我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化示范基地的建設(shè)，以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池的發(fā)展。為了從基礎(chǔ)理論方面更好地指導(dǎo)綠色電池領(lǐng)域整體技術(shù)的發(fā)展，科技部973計(jì)劃已于2002年底批準(zhǔn)“綠色二次電池新體系”立項(xiàng)，2003年該項(xiàng)研究已正式啟動(dòng)。我國(guó)在小功率鎳氫電池產(chǎn)業(yè)化方面取得了很大進(jìn)展，鎳氫電池的出口量逐年增長(zhǎng)，年增長(zhǎng)率為30%以上。儲(chǔ)氫合金產(chǎn)量約6000噸，主要生產(chǎn)廠家有包頭稀奧科、遼寧三普和寧波、廈門(mén)、甘肅相關(guān)公司。正極Ni(OH)2產(chǎn)量超過(guò)8000噸，產(chǎn)值超億元，北京和新鄉(xiāng)、宜興的相關(guān)公司是主要生產(chǎn)廠家。鎳氫動(dòng)力電池是當(dāng)前研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)產(chǎn)品，863電動(dòng)汽車(chē)專項(xiàng)對(duì)鎳氫動(dòng)力電池給予了大力支持，是EV和HEV電池的主要?jiǎng)恿蜉o助動(dòng)力，尚處于研究開(kāi)發(fā)階段，未形成產(chǎn)業(yè)。政策措施首先，國(guó)家出臺(tái)新能源材料相關(guān)經(jīng)濟(jì)激勵(lì)政策。包括由政府制定或批準(zhǔn)執(zhí)行的促進(jìn)新能源材料開(kāi)發(fā)利用相關(guān)經(jīng)濟(jì)刺激措施。如各種形式的補(bǔ)貼、價(jià)格優(yōu)惠、稅收減免、貼息或低息貸款等。其次