鎢鉬稀土在新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用與市場(chǎng)研究
目 錄
第I部分 電池、鎢、鉬和稀土的介紹
第一章 電池、鎢、鉬和稀土的基本概念
第二章 常見電池的介紹
第三章 電池性能的檢測(cè)方法及主要設(shè)備
第四章 電池應(yīng)用領(lǐng)域概覽
第II部分 鎢在新能源電池市場(chǎng)的介紹
第五章 新能源電池中的鎢化合物介紹
第六章 鎢在鋰離子電池中的應(yīng)用
第七章 鎢在鋰硫電池中的應(yīng)用
第八章 鎢在鈉離子電池中的應(yīng)用
第九章 鎢在鋅空電池中的應(yīng)用
第十章 鎢在燃料電池中的應(yīng)用
第十一章 鎢在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
第十二章 鎢在電池中的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案
第十三章 鎢基電池的生産成本
第十四章 鎢在電池中的潛在價(jià)值與應(yīng)用前景
第III部分 鉬在新能源電池市場(chǎng)的介紹
第十五章 新能源電池中的鉬化合物介紹
第十六章 鉬在鋰離子電池中的應(yīng)用
第十七章 鉬在鋰硫電池中的應(yīng)用
第十八章 鉬在鈉離子電池中的應(yīng)用
第十九章 鉬在鋅離子電池中的應(yīng)用
第二十章 鉬在燃料電池中的應(yīng)用
第二十一章 鉬在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
第二十二章 鉬在電池中的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案
第二十三章 鉬基電池的生産成本
第二十四章 鉬在電池中的潛在價(jià)值與應(yīng)用前景
第IV部分 稀土在新能源電池市場(chǎng)的介紹
第二十五章 新能源電池中的稀土元素介紹
第二十六章 稀土元素在鋰離子電池中的應(yīng)用
第二十七章 稀土元素在鈉離子電池中的應(yīng)用
第二十八章 稀土元素在鎳氫電池中的應(yīng)用
第二十九章 稀土元素在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用
第三十章 稀土元素在電池中的技術(shù)挑戰(zhàn)與解決方案
第三十一章 稀土基電池的生産成本
第三十二章 稀土元素在電池中的潛在價(jià)值與應(yīng)用前景
第V部分 電池、鎢、鉬和稀土企業(yè)介紹
第三十三章 主要電池生産企業(yè)概覽
第三十四章 主要鎢、鉬和稀土企業(yè)概覽
附錄1：電池行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
附錄2：電池專有名詞解釋
附錄3：鎢鉬稀土行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
附錄4：鎢鉬稀土專有名詞解釋
第一章 電池、鎢、鉬和稀土的基本概念
1.1 蓄電池
電池（Battery）是能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化爲(wèi)電能的裝置，由正極、負(fù)極、電解質(zhì)和隔膜組成，工作原理基于電化學(xué)反應(yīng)，電池連接到外部電路時(shí)，正極和負(fù)極之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放出電子，形成電流，同時(shí)電池內(nèi)的離子在電解質(zhì)中移動(dòng)以維持電荷平衡，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化爲(wèi)電能。
電池的發(fā)展歷程可以追溯到18世紀(jì)末，伏打發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)化學(xué)電池，即伏打電池。近年來(lái)，鋰離子電池因高能量密度和輕量化成爲(wèi)最常見的電池類型，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備和電動(dòng)汽車等領(lǐng)域。此外，燃料電池、太陽(yáng)能電池等新型電池技術(shù)也在不斷涌現(xiàn)。
電池圖片
電池性能通常由電動(dòng)勢(shì)（電壓）、容量、比能量和電阻等參數(shù)描述。它們的應(yīng)用廣泛，包括便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車、可再生能源存儲(chǔ)、航空航天、軍事應(yīng)用等領(lǐng)域。電池作爲(wèi)能量存儲(chǔ)和供應(yīng)的重要裝置，在現(xiàn)代社會(huì)發(fā)揮著關(guān)鍵作用，不斷的技術(shù)創(chuàng)新將進(jìn)一步推動(dòng)電池性能提升和應(yīng)用領(lǐng)域拓展。
1.1.1 蓄電池基本結(jié)構(gòu)
蓄電池的構(gòu)造是一個(gè)複雜而精密的工程，它包括了多個(gè)關(guān)鍵組件，如正極材料、負(fù)極材料、隔板/隔膜、電解液、槽殼、連接條、電極樁等，每個(gè)組件都在電池的性能和功能中發(fā)揮著重要的作用。
其中，槽殼是電池的外殼，通常由金屬或塑料製成，作用是容納電池的所有組件，保護(hù)電池內(nèi)部免受外部環(huán)境的影響，幷提供機(jī)械支撐。連接條是連接電池內(nèi)部組件的導(dǎo)綫或連接器，通過(guò)槽殼上的密封來(lái)連接到外部電路，使電池能夠向外提供電流，電極樁是連接正負(fù)極板的導(dǎo)綫，通過(guò)槽殼上的密封與外部電路連接，其設(shè)計(jì)和材料選擇對(duì)電池性能和安全性至關(guān)重要。
1.1.1.1 正極材料
電池的正極材料在電池工作中扮演著至關(guān)重要的角色，負(fù)責(zé)接收電子，嵌套或釋放正離子，幷參與電池的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。正極材料的質(zhì)量直接影響蓄電池的性能，如容量、充電速度、循環(huán)壽命和安全性等。另外，正極材料的選擇取決于電池類型，例如，鋰離子電池的正極材料通常是鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰或三元材料，而鎳鎘電池的正極材料通常是氧化鎳。
鈷酸鋰圖片
正極材料的工作原理取決于電池的類型和化學(xué)反應(yīng)。以鋰離子電池爲(wèi)例，正極材料通常是一種鋰化合物，如鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）等。在充電過(guò)程中，鋰離子從正極材料中抽出幷嵌套到負(fù)極材料中。這導(dǎo)致正極材料中的金屬離子減少，同時(shí)電池電壓升高。在放電過(guò)程中，鋰離子從負(fù)極材料遷移到正極材料，還原金屬離子，同時(shí)電池電壓降低。這種鋰離子的嵌套和釋放過(guò)程構(gòu)成了電池的充放電過(guò)程。
1.1.1.2 負(fù)極材料
負(fù)極，又被稱爲(wèi)電池的電勢(shì)較低一端，是電路中電子流出的一極，是構(gòu)成電池負(fù)極的核心原料，通常在原電池反應(yīng)方程中位于左側(cè)，負(fù)責(zé)氧化反應(yīng)。
在鋰離子電池中，負(fù)極材料是由負(fù)極活性物質(zhì)（通常是碳材料或非碳材料）、粘合劑以及添加劑混合製成的糊狀物質(zhì)，然後均勻塗抹在銅箔的兩側(cè)，最終通過(guò)乾燥和滾壓工藝加工而成。負(fù)極材料在鋰離子電池中扮演著至關(guān)重要的角色，因爲(wèi)它必須能夠可逆地嵌入和釋放鋰離子，這一過(guò)程是鋰離子電池正常充電和放電的基礎(chǔ)。因此，負(fù)極材料的性能和製備工藝對(duì)于鋰離子電池的性能和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的影響。
目前，常見的負(fù)極材料包括碳負(fù)極材料、錫基負(fù)極材料、含鋰過(guò)渡金屬氮化物負(fù)極材料、合金類負(fù)極材料和納米級(jí)負(fù)極材料。
石墨圖片
1.1.1.3 電解液
電解液，作爲(wèi)鋰離子電池中至關(guān)重要的組成部分，是一種特殊的液體或固體物質(zhì)，位于電池的正極材料和負(fù)極材料之間，充當(dāng)了離子的傳輸通道。其主要作用是促使鋰離子在電池的充電和放電過(guò)程中在正負(fù)極之間流動(dòng)，從而産生電流和電能。電解液的性能對(duì)電池的性能、安全性和穩(wěn)定性都有著重要影響。
電解液通常由一種或多種鹽類溶解在有機(jī)溶劑或聚合物中而成。這些鹽類通常包含鋰鹽，如LiPF6、LiBF4、LiClO4等，它們?cè)陔姵毓ぷ鲿r(shí)分解成鋰離子（Li+）和相應(yīng)的負(fù)離子。有機(jī)溶劑或聚合物則用于稀釋和承載這些離子，同時(shí)提供必要的離子傳輸通道。
1.1.1.4 隔膜
隔膜，作爲(wèi)鋰離子電池中的關(guān)鍵組成部分，是一種薄而微孔的物質(zhì)，通常由聚合物或纖維材料製成如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚醯胺等。隔膜位于電池的正極和負(fù)極之間，起著隔離和防止正負(fù)極直接接觸的重要作用。
隔膜中的微孔允許鋰離子在充電和放電過(guò)程中自由傳輸，但同時(shí)阻止了電池中的電子流動(dòng)，從而防止了正負(fù)極之間的短路。這種物理隔離是關(guān)鍵，因爲(wèi)正負(fù)極直接接觸將導(dǎo)致電池的短路，可能引發(fā)嚴(yán)重的安全問(wèn)題。
一般情況下，隔膜應(yīng)具備以下幾個(gè)特點(diǎn)：要提供電池正負(fù)極之間的物理隔離；高離子傳導(dǎo)率；低電子導(dǎo)電性；良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度等。
聚乙烯圖片
1.1.2 蓄電池工作原理
蓄電池，也稱爲(wèi)蓄電池電池或化學(xué)電池，是一種能將化學(xué)能轉(zhuǎn)換爲(wèi)電能幷存儲(chǔ)起來(lái)供以後使用的設(shè)備。它的工作原理涉及電化學(xué)反應(yīng)，允許在充電時(shí)將電能儲(chǔ)存在電池中，然後在需要電能時(shí)將其釋放出來(lái)。以下是蓄電池的工作原理的詳細(xì)解釋：
充電過(guò)程：在充電時(shí)，外部電源將電流傳送到電池中，這使正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，正極會(huì)吸收電子，負(fù)極會(huì)釋放電子。同時(shí)，離子在電解質(zhì)中移動(dòng)，經(jīng)過(guò)隔膜，將離子從正極傳輸?shù)截?fù)極。這個(gè)過(guò)程將化學(xué)能轉(zhuǎn)化爲(wèi)電能，儲(chǔ)存在電池中。
放電過(guò)程：當(dāng)電池連接到外部電路幷提供電流時(shí)，儲(chǔ)存在電池中的化學(xué)能將被釋放。這導(dǎo)致正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)。在這個(gè)過(guò)程中，正極釋放電子，負(fù)極吸收電子，離子在電解質(zhì)中移動(dòng)，經(jīng)過(guò)隔膜，將離子從正極傳輸?shù)截?fù)極。這個(gè)過(guò)程釋放了電子，將儲(chǔ)存在電池中的電能轉(zhuǎn)化爲(wèi)電流，供外部電路使用。
1.1.3 蓄電池分類
1.1.3.1 傳統(tǒng)電池
1.1.3.2 新能源電池
1.1.3.3 動(dòng)力電池
1.1.3.4 儲(chǔ)能電池
1.1.3.5 圓柱電池
1.1.3.6 方形電池
1.1.3.7 軟包電池
1.1.4 新能源電池的發(fā)展歷程
1.1.5 新能源電池應(yīng)用領(lǐng)域
1.1.6 新能源電池市場(chǎng)趨勢(shì)和前景
1.1.6.1 新能源電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.6.2 新能源電池行業(yè)發(fā)展前景
1.2 金屬鎢
鎢（Tungsten），化學(xué)元素符號(hào)爲(wèi)W，原子序數(shù)74，原子量183.84，位于元素周期表第六周期的VIB族。在自然界中，鎢以主要爲(wèi)六價(jià)陽(yáng)離子的形式存在，其離子半徑極小。由于離子半徑小、電荷高、極化能力強(qiáng)，鎢易于形成絡(luò)陰離子，如[WO4]2-，幷與溶液中的Fe2+、Mn2+、Ca2+等陽(yáng)離子結(jié)合形成黑鎢礦或白鎢礦的沉澱物。
中鎢在綫鎢礦圖片
1.2.1 鎢的理化性質(zhì)
鎢是一種高熔點(diǎn)的稀有金屬，可以增加鋼材的高溫硬度。它的外觀呈銀白色，與鋼相似。鎢的熔點(diǎn)非常高，蒸氣壓很低，蒸發(fā)速度也相對(duì)較慢。鎢的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在常溫下不會(huì)與空氣或水發(fā)生反應(yīng)。未受熱的情況下，無(wú)論鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸還是王水，任何濃度的酸都不會(huì)對(duì)鎢産生明顯影響。當(dāng)溫度升至80°C至100°C時(shí)，除了氫氟酸外，其他酸對(duì)鎢也只會(huì)産生微弱的反應(yīng)。
在室溫下，鎢可以迅速溶解于混合酸中，如氫氟酸和濃硝酸，但不會(huì)在鹼性溶液中起作用。在存在空氣的情況下，熔融堿可以將鎢氧化爲(wèi)鎢酸鹽，而在氧化劑存在的情況下（如NaNO3、NaNO2、KClO3、PbO2），與鎢生成鎢酸鹽的反應(yīng)更爲(wèi)劇烈。在高溫下，鎢可以與氧、氟、氯、溴、碘、碳、氮、硫等元素發(fā)生化合反應(yīng)，但不會(huì)與氫發(fā)生反應(yīng)。
1.2.2 鎢的發(fā)展歷史
鎢的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1781年，瑞典化學(xué)家卡爾·威廉·舍勒首次提取出了鎢酸這一新元素。隨後，西班牙化學(xué)家德普爾亞于1783年發(fā)現(xiàn)了黑鎢礦，幷從中提取出鎢酸。同年，首次使用碳還原三氧化鎢制得了鎢粉，幷賦予了這一元素名稱。鎢在地殼中的含量較低，僅占0.001%。至今已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了20種含鎢礦物，通常這些礦床伴隨著花崗質(zhì)巖漿活動(dòng)而形成。
中鎢在綫鎢礦圖片
鎢在金屬切削加工領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。雖然早在18世紀(jì)50年代，人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鎢對(duì)鋼材性質(zhì)有影響，但鎢鋼的廣泛應(yīng)用是在19世紀(jì)末和20世紀(jì)初才開始的。1900年，在巴黎世界博覽會(huì)上，首次展出了高速鋼，標(biāo)志著鎢提取工業(yè)迅速發(fā)展。這一材料的出現(xiàn)推動(dòng)了金屬切削加工領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。
除了在金屬材料中的應(yīng)用，鎢還在照明領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。在1927-1928年間，以碳化鎢爲(wèi)主要成分的硬質(zhì)合金問(wèn)世，這一時(shí)期標(biāo)志著鎢工業(yè)的重要里程碑。這些合金在各個(gè)方面的性能都超越了最優(yōu)質(zhì)的工具鋼，因此在現(xiàn)代技術(shù)中得到了廣泛應(yīng)用。
1.2.3 鎢的用途
鎢是一種銀白色且具有高光澤的金屬，其硬度和熔點(diǎn)均極高，同時(shí)化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。在常溫下，鎢不受空氣侵蝕，因此被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。其主要用途包括：
電子器件製造：金屬鎢用作電極、導(dǎo)綫和引綫材料，特別適用于真空管、半導(dǎo)體器件和電子管等電子器件。它的高熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性使其能夠在高溫下工作，而且對(duì)電子流的控制性能良好。
光學(xué)應(yīng)用：金屬鎢因其高密度和高熔點(diǎn)而被用于製造高性能光學(xué)元件，如X射綫窗口、射綫屏蔽材料和激光反射鏡。它在高功率激光系統(tǒng)中表現(xiàn)出色。
電池電極材料：衆(zhòng)多鎢化合物憑藉著良好的物理化學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于電池的電極材料中。常見的鎢化合物包括納米鎢酸，納米三氧化鎢，針狀紫色氧化鎢，納米二氧化鎢，鈮鎢氧化物，氮化鎢，硼化鎢，二硫化鎢納米片，二硒化鎢納米片，鎢酸鈉，鎢酸鋅，鎢酸鈷等。
中鎢在綫紫色氧化鎢圖片
電刺激和醫(yī)療器械：金屬鎢用于製造電刺激電極，這在醫(yī)療器械中用于神經(jīng)刺激和治療。它還用于製造射綫治療裝置的過(guò)濾器和防護(hù)材料。
航空航天工業(yè)：金屬鎢因其高強(qiáng)度和耐高溫性能而被廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)部件、火箭噴嘴和航天器件。它能夠在極端的溫度和壓力條件下保持穩(wěn)定性。
電弧焊接和切割：金屬鎢的高熔點(diǎn)和穩(wěn)定性使其成爲(wèi)電弧焊接電極的理想選擇，用于焊接不銹鋼、鎳合金和其他高溫合金。它還用于等離子體切割過(guò)程中的電極。
熱電偶和溫度計(jì)：金屬鎢因其穩(wěn)定的電阻率隨溫度變化而著稱，因此用于製造高溫?zé)犭娕己蜏囟扔?jì)，適用于高溫環(huán)境的溫度測(cè)量。
核工業(yè)：鎢用于核反應(yīng)堆的控制材料和核反應(yīng)堆內(nèi)部構(gòu)件，因爲(wèi)它能夠抵抗高溫和輻射。
鎢合金：金屬鎢通常與其他元素合金化，形成鎢合金，如鎢鉬合金、鎢鐵合金和鎢銅合金。這些合金具有不同的性質(zhì)，可用于各種特定應(yīng)用，如高溫工具、電子器件和航空航天部件製造。
中鎢在綫鎢合金平衡塊圖片
1.3 金屬鉬
1.3.1 鉬的理化性質(zhì)
1.3.2 鉬的發(fā)展歷史
1.3.3 鉬的用途
1.4 稀土元素
1.4.1 稀土用途
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《鎢鉬稀土在新能源電池領(lǐng)域的應(yīng)用與市場(chǎng)研究（一）》
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