電子信息產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)含量高、投入產(chǎn)出比大、附加值高、效益明顯的特點(diǎn)。電子材料和元器件是電子信息制造業(yè)的重要組成部分，處于電子信息產(chǎn)業(yè)鏈的前端，支撐著現(xiàn)代通信、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微機(jī)械智能系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化與家電等信息處理系統(tǒng)，以及由新能源汽車、風(fēng)電、光伏、智能電網(wǎng)組成的電能互連網(wǎng)等信息產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行和發(fā)展。
在全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷、國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速放緩的情況下，電子信息行業(yè)仍保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)速度。數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國規(guī)模以上電子信息制造業(yè)營業(yè)收入同比增長(zhǎng)4.5%，達(dá)到11萬億元；利潤(rùn)總額同比增長(zhǎng)3.1%，接近5200億元。其中，2019年我國電子信息制造業(yè)雖仍保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，但增長(zhǎng)力度有所減緩，電子材料和元器件行業(yè)利潤(rùn)下幅明顯。
稀土與電子信息產(chǎn)業(yè)關(guān)系密切。稀土元素具有特殊的4f 層電子結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出許多光、電、磁的特性。通過納米化后，稀土元素又有許多新特性，如小尺寸效應(yīng)、高比表面效應(yīng)、量子效應(yīng)、極強(qiáng)的光電磁聲性質(zhì)、超導(dǎo)性、高化學(xué)活性等，綜合性能大大提高，再通過摻雜或作為原料與其它材料組成性能各異、品種繁多的新型電子功能材料，如半導(dǎo)體材料、光電子材料、磁性材料、電子功能陶瓷材料、電能源材料、電子通訊材料，是電子信息產(chǎn)業(yè)不可或缺的重要組成部分。這些材料已應(yīng)用于眾多電子元器件行業(yè)的產(chǎn)品中，且已形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。因此，電子信息產(chǎn)業(yè)是稀土重要的終端用戶。
從應(yīng)用需求看，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、《中國制造2025》等為電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了新空間，電子功能材料的市場(chǎng)需求也正在大幅增加。由于通過稀土改性的電子功能材料大幅提升了應(yīng)用器件的使用性能、豐富了使用場(chǎng)景、推動(dòng)了電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。因此，大力發(fā)展電子功能材料及器件，著力拓展稀土電子功能材料的中高端應(yīng)用，發(fā)揮好稀土在改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展新興產(chǎn)業(yè)及國防科技工業(yè)中的戰(zhàn)略價(jià)值和支撐作用是整個(gè)行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注和發(fā)展的主要方向。
電子功能材料是電子信息產(chǎn)業(yè)最重要的原材料之一，它是具有電、磁、聲、光、熱等物理效應(yīng)并通過這些效應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的探測(cè)、變換、傳輸、處理、存儲(chǔ)等功能的材料，主要包括：半導(dǎo)體材料、光電子材料、磁性材料、電子功能陶瓷材料、電能源材料等。稀土已經(jīng)廣泛應(yīng)用在其中的光電子材料、磁性材料及電能源材料領(lǐng)域，其在半導(dǎo)體材料和電子功能陶瓷材料領(lǐng)域應(yīng)用前景十分廣闊。
1 稀土在半導(dǎo)體材料中的應(yīng)用
1.1 半導(dǎo)體材料概述
半導(dǎo)體材料是制作晶體管、集成電路、電力電子器件、光電子器件的重要基礎(chǔ)材料，支撐著通信、計(jì)算機(jī)、信息家電與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，更是衡量一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步和國防建設(shè)水平的重要標(biāo)志。目前主要應(yīng)用的半導(dǎo)體材料包括硅（Si）、砷化鎵（GaAs）、碳化硅(SiC)、氮化鎵（GaN）等。
近年來，以氧化鋅（ZnO）、SiC和GaN為代表的第三代半導(dǎo)體材料開啟了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的新局面。這類材料具有更寬的禁帶寬度，更高的擊穿電場(chǎng)、熱導(dǎo)率、電子飽和速率及更高的抗輻射能力，由于符合5G通訊系統(tǒng)的移動(dòng)基站核心器件-射頻功率放大器所要求的性能，因此SiC、GaN 材料及器件的研究和開發(fā)對(duì)于5G通訊具有重要意義。
1.2 稀土摻雜半導(dǎo)體材料的研究
半導(dǎo)體材料中稀土元素的摻雜其一主要利用稀土離子4f電子的特性制備半導(dǎo)體發(fā)光材料：其二，由于稀土元素中稀土離子的化學(xué)活性，使之起到吸附雜質(zhì)的作用，進(jìn)而能有效提高半導(dǎo)體材料的純度、完整性。
稀土離子的有效激發(fā)通常需要適當(dāng)?shù)幕w材料，而氧化物便是相當(dāng)理想的基體材料，其中包括氧化物半導(dǎo)體。稀土摻雜的氧化物薄膜的制備工藝與集成電路制造工藝（CMOS）相兼容，因此，實(shí)現(xiàn)硅基稀土摻雜氧化物薄膜電致發(fā)光器件，對(duì)于拓寬稀土離子發(fā)光的應(yīng)用范圍和發(fā)展硅基光電集成所需的光源具有重要意義。
稀土氧化物Eu2O3因其優(yōu)越的發(fā)光和催化性能而被廣泛應(yīng)用于微電子、光電子技術(shù)等領(lǐng)域的各種現(xiàn)代器件中。稀土氧化物半導(dǎo)體作為一類特殊的半導(dǎo)體材料，不僅具備稀土離子譜線豐富、色純度高以及發(fā)光效率高等優(yōu)點(diǎn)，還因其特殊的4f能帶，與 ZnO、GaN 等半導(dǎo)體有相似的發(fā)光機(jī)理，能夠獲得電致發(fā)光，并且由于4f能帶的存在，電子躍遷將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)稀土元素的特征譜線，而不是一個(gè)寬的帶間躍遷，同時(shí)發(fā)光效率也不會(huì)受到稀土離子濃度猝滅的限制。因此，在硅片上外延生長(zhǎng) Eu2O3薄膜可以有效解決 GaN、ZnO等半導(dǎo)體材料與Si襯底存在的不兼容問題，使硅基Eu2O3薄膜電致發(fā)光器件可以與硅基CMOS工藝進(jìn)行完美兼容。
1.3 稀磁半導(dǎo)體材料
基于自旋電子學(xué)的稀磁半導(dǎo)體（Diluted Magnetic Semiconductors，DMS）是在半導(dǎo)體材料中摻雜后形成的兼具鐵磁性能和半導(dǎo)體性能的一種新型半導(dǎo)體材料，其中摻雜材料主要有過渡金屬元素（TM）或者稀土元素離子(RE)。DMS能夠同時(shí)利用電子的電荷屬性和自旋屬性，在磁、磁光、磁電等方面表現(xiàn)出來了巨大的優(yōu)越性，是一種具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ淖孕娮悠骷牧?。這種材料同時(shí)應(yīng)用了電子電荷和電子自旋兩種自由度，將半導(dǎo)體材料的信息處理和磁性材料的信息存儲(chǔ)融為一體，可應(yīng)用在自旋電子器件，在存儲(chǔ)器、探測(cè)器、傳感器和光發(fā)射器器件中有著廣闊的應(yīng)用前景。
2. 稀土在光電子材料中的應(yīng)用
光電子材料是在光電子技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用的，以光子、電子為載體，處理、存儲(chǔ)和傳遞信息的材料，主要應(yīng)用于信息領(lǐng)域，也用于能源和國防領(lǐng)域。光電子材料主要分為光電功能晶體材料、光纖材料和顯示材料，其中激光與非線性晶體材料、閃爍晶體材料中稀土是重要的原料之一。稀土元素在光電子領(lǐng)域有眾多的應(yīng)用，其中涉及到光信息的產(chǎn)生、調(diào)制、傳輸、存儲(chǔ)、顯示及其它應(yīng)用，如固體激光器、光纖和光顯示等方面，是一種重要的光電子材料。
2.1 光電功能晶體材料
進(jìn)入21世紀(jì)以來，光電功能晶體材料作為微電子、光電子、通信、航天及現(xiàn)代軍事技術(shù)等高科技領(lǐng)域中的關(guān)鍵材料受到世界各國的重視。光電功能晶體的種類眾多，目前已形成一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模的主要有激光與非線性晶體、閃爍晶體、光學(xué)晶體（含窗口、LED襯底晶體）等晶體材料。
激光與非線性晶體
固體激光器的關(guān)鍵材料，在激光武器、熱核聚變、激光通信、激光加工、醫(yī)療等領(lǐng)域都有重要應(yīng)用。常用的激光晶體：Nd:YAG、Yb:YAG、Nd:GGG、Nd:YVO4、Nd:YAP、Ti:Al2O3、Cr:Al2O3、Nd:YLiF4等。我國在激光晶體研究方面取得了系列突破，研制的摻釹釔鋁石榴石（Nd:YAG）、摻釹釩酸釔（Nd:YVO4）等激光晶體主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)水平，Nd:YVO4激光晶體出口數(shù)量已占國際市場(chǎng)的三分之一，成為生產(chǎn)出口大國，但大尺寸、高質(zhì)量YAG激光晶體材料，特別是質(zhì)量的一致性方面仍存在一定的差距。
非線性光學(xué)晶晶體是我國在國際上具有優(yōu)勢(shì)和特色的研究領(lǐng)域。在可見、紫外和深紫外波段非線性光學(xué)晶體的研究方面處于國際領(lǐng)先水平，受到世界矚目，在世界新材料領(lǐng)域占有一席之地。常用的非線性光學(xué)晶體：BBO晶體、LBO晶體、KDP晶體、 KTP晶體、KBBF晶體、LiNbO3、ZnGeP2等。
閃爍晶體材料
閃爍晶體材料是重要的輻射探測(cè)材料，在高能物理、核醫(yī)學(xué)、安全檢查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘探、石油測(cè)井、工業(yè)CT等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。常用的閃爍晶體：NaI:Tl、CsI:Tl、L(Y)SO、BGO、LaBr3:Ce、PbWO4、 CdWO4等?！笆濉逼陂g，我國在反恐安檢、工業(yè)無損檢測(cè)、及核醫(yī)學(xué)診斷應(yīng)用CT、PET等領(lǐng)域的推動(dòng)下，對(duì)新型閃爍晶體與器件的需求將達(dá)數(shù)億元。國內(nèi)新型鈰激活閃爍晶體及器件方面與國外差距較大，閃爍晶體仍然以傳統(tǒng)NaI（Tl）、CsI（Tl）為主，在核醫(yī)學(xué)成像、核物理等諸多領(lǐng)域無法滿足應(yīng)用要求。鈰激活新型稀土閃爍晶體的開發(fā)尚處研發(fā)或工 程化應(yīng)用階段。
2.2 光纖材料
光纖材料可分為通信光纖和特種光纖兩大類。光纖光纜是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。光導(dǎo)纖維是稀土光學(xué)玻璃主要應(yīng)用領(lǐng)域。稀土在光纖通訊中主要用于摻鉺光纖放大器，它具有寬增益、低噪聲、以及與光纖光波系統(tǒng)的兼容性等優(yōu)點(diǎn)，使其成為非常適合用于多節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的放大器件。摻鉺光纖放大器(EDFA)和摻鉺光纖激光器(EDFL)已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括超高比特電信傳輸系統(tǒng)、頻率測(cè)量、光譜和空間通信等。
特種光纖不僅在光通信領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用，在其他相關(guān)領(lǐng)域，稀土摻雜特種光纖也扮演了重要的角色。隨著工藝的進(jìn)步，稀土摻雜光纖在近些年得到了很大的發(fā)展。除了常用的將Er3+作為摻雜劑，其他的稀土離子，如 Yb3+、Tm3+、Ho3+、Nd3+、Pr3+、 Eu3+等，也都被當(dāng)做摻雜劑制作成了稀土摻雜特種光纖。摻鐿光纖是目前稀土摻雜特種光纖領(lǐng)域中最受人關(guān)注的一個(gè)研究熱點(diǎn)，作為一種激光介質(zhì)受到人們的重視。
稀土摻雜光纖不僅能用于光信號(hào)的放大，還能用于制作光纖激光器和光纖傳感器等光纖器件。同時(shí)基于稀土摻雜的各種光纖器件以及光電子器件的應(yīng)用也從光纖通信延伸到傳感、醫(yī)療、材料加工以及國防等領(lǐng)域。
3. 稀土在磁性材料中的應(yīng)用
磁性材料中的永磁（也稱硬磁）、軟磁和旋磁等磁性材料是信息產(chǎn)業(yè)的重要功能材料。稀土永磁材料對(duì)于信息產(chǎn)業(yè)來說是一種非常重要的磁性功能材料，它與電信網(wǎng)、電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)以及智能電網(wǎng)等現(xiàn)代信息產(chǎn)業(yè)的各個(gè)方面都有著密切的關(guān)系，稀土永磁材料在某些領(lǐng)域甚至是必不可少的。稀土永磁材料和稀土永磁鐵氧材料是主要應(yīng)用于電子信息產(chǎn)業(yè)的電子功能材料。
3.1 稀土永磁材料
稀土永磁材料廣泛地應(yīng)用于信息通訊、消費(fèi)電子、節(jié)能家電、風(fēng)力發(fā)電、新能源汽車、人工智能及航空航天等許多領(lǐng)域，已經(jīng)成為生產(chǎn)和生活中不可或缺的重要功能材料。稀土永磁材料主要包括燒結(jié)釹鐵硼材料、粘結(jié)釹鐵硼材料、熱壓/熱變形釹鐵硼材料、燒結(jié)釤鈷材料。釹鐵硼材料作為稀土材料最重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一，是支撐現(xiàn)代電子信息產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)材料之一，與人們的生活息息相關(guān)。小到計(jì)算機(jī)硬盤、光盤驅(qū)動(dòng)器，大到汽車、發(fā)電機(jī)、 醫(yī)療儀器、磁懸浮列車等，永磁材料無所不在，正是由于廣泛采用了稀土永磁材料，眾多電子產(chǎn)品的尺寸進(jìn)一步縮小，性能大幅度改善，從而適應(yīng)了當(dāng)今電子產(chǎn)品輕、薄、小的需求發(fā)展趨勢(shì)。
手機(jī)中的振動(dòng)電機(jī)和微型電聲元件喇叭，計(jì)算機(jī)硬盤驅(qū)動(dòng)器的音圈馬達(dá)(VCM)和主軸馬達(dá)都在使用高性能的釹鐵硼磁體。在與信息產(chǎn)業(yè)相關(guān)的各種設(shè)備，如打印機(jī)、軟硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等中所使用的驅(qū)動(dòng)電機(jī)絕大多數(shù)是永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。這些永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)都采用了高性能的NdFeB磁體，因而在辦公自動(dòng)化設(shè)備中對(duì)稀土永磁材料的需求量很大。
現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備的永磁式核磁共振成像設(shè)備由最新釹鐵硼永磁材料取代了過去采用鐵氧體永磁，磁場(chǎng)強(qiáng)度提高了一倍，圖像清晰度也大大提升，并節(jié)省了大量原材料。目前，美國通用電器和德國西門子在中國均有核磁共振成像設(shè)備生產(chǎn)基地。
隨著風(fēng)能、太陽能等新能源的興起，稀土永磁材料開始在這些新能源的發(fā)電機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。稀土永磁電機(jī)具有高效、質(zhì)量輕、運(yùn)行可靠等顯著特點(diǎn)，幾乎覆蓋各種電機(jī)。稀土永磁電機(jī)正向大功率化（高轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩）、高功能化和微型化方向發(fā)展，電機(jī)品種和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展應(yīng)用前景非常樂觀。
稀土永磁材料的開發(fā)與應(yīng)用體現(xiàn)了我國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的重大發(fā)展需求方向，是我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)之一。稀土永磁產(chǎn)業(yè)不僅是稀土應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展最快、規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)，也是最大的稀土消耗領(lǐng)域。
3.2 稀土永磁鐵氧體材料
永磁鐵氧體和軟磁材料由于在電力電工及電訊技術(shù)的廣泛應(yīng)用而成為磁性材料行業(yè)產(chǎn)能最大的功能材料。由于汽車、電動(dòng)自行車、辦公自動(dòng)化設(shè)備、通訊、網(wǎng)絡(luò)等電器與電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，永磁鐵氧體材料的需求量以每年20%～30% 的速度增長(zhǎng)。盡管稀土釹鐵硼系永磁材料具有優(yōu)良的性質(zhì)，但由于成本較高使得提高永磁鐵氧體的磁性能成為現(xiàn)階段重要的研究方向。在永磁鐵氧體的各種添加劑中，除了常用的CaCO3、Al2O3、SiO2外，稀土氧化物的摻雜改性作用備受關(guān)注。以La2O3和Pr6O11稀土氧化物作為添加劑，并采用復(fù)合添加的方式，制備出高性能永磁鐵氧體材料，為實(shí)現(xiàn)永磁鐵氧體材料的高性能、低成本化生產(chǎn)提供了一條有效途徑。
隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇與電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，節(jié)能電機(jī)、液晶電視、5G通訊、風(fēng)電、醫(yī)療、航空航天、新能源汽車等新興領(lǐng)域的不斷發(fā)展，未來稀土永磁鐵氧體的磁性能將更高，體積趨向小型化甚至微型化，磁體的工作溫度范圍將會(huì)更寬，高性能的磁體向少Co化甚至無Co化方向發(fā)展，也為稀土永磁鐵氧體材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供更多發(fā)展新機(jī)遇，發(fā)展前景相當(dāng)樂觀。特別是無線充電領(lǐng)域、智能汽車電子、智能家電、智能機(jī)器人、5G通訊市場(chǎng)、抗電磁干擾領(lǐng)域具有廣闊的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。
4. 稀土在電子功能陶瓷材料中的應(yīng)用
稀土元素是電子材料的重要原材料，特別是在電子陶瓷材料中，稀土的電磁功能起了很大作用。目前人們開發(fā)成功的稀土陶瓷包括：（1）電子陶瓷：主要包括壓電陶瓷（用于力、聲、位置速度傳感器，紅外傳感器，電光敏感元件，各種壓電振子和換能器）；微波介質(zhì)陶瓷（用于微波通訊和衛(wèi)星通訊電容器）等。（2）半導(dǎo)體陶瓷：半導(dǎo)體陶瓷具有獨(dú)特的電學(xué)性能，同時(shí)還具有優(yōu)良的機(jī)械性能、熱性能和良好的化學(xué)穩(wěn)定性。Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho 或 Er等稀土元素均可使BaTiO3陶瓷半導(dǎo)體化。（3）智能化陶瓷：既能傳感磁性、溫度和氣體，又像介電元件那樣具有執(zhí)行功能；在已發(fā)展的傳感器和驅(qū)動(dòng)器中，陶瓷材料占有很大一部份：如壓電、電聲、光電、熱電、磁熱、電致冷或磁致伸縮、相變、生物、熱電陶瓷等。（4）鐵電陶瓷和反鐵電陶瓷：電致應(yīng)變小，介電損耗低，適合制作高壓、高儲(chǔ)能密度、長(zhǎng)工作壽命的儲(chǔ)能電容器。
此外，還有超導(dǎo)陶瓷、光學(xué)陶瓷、納米陶瓷等。鋯鈦酸鉛PbTiO3壓電陶瓷簡(jiǎn)稱PZT陶瓷，是壓電陶瓷材料中用得最多最廣的一種。通過添加Nb、La、 Sb、Cr、Mn等元素來改性，可以制成許多不同用途的PZT型壓電陶瓷。
4.1 稀土在介電陶瓷中的應(yīng)用
介電陶瓷主要用于制作陶瓷電容器和微波介質(zhì)元件。介電陶瓷材料目前最主要的應(yīng)用是片式多層陶瓷電容器（MLCC）。MLCC是片式元件中應(yīng)用最廣泛的一類，與傳統(tǒng)的單片型電容器相比，具有無極性，比容大，固有電感小，高頻特性好，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，能很好地適應(yīng)表面組裝技術(shù) (SMT)發(fā)展的要求。MLCC配方粉主要由鈦酸鋇及添加劑（稀土氧化物，Mn、Mg氧化物等）構(gòu)成，其中鈦酸鋇粉體占到配方粉比例的 97%～98%。
目前，海外MLCC生產(chǎn)廠家主要有日本村田、TDK、太陽誘電、京瓷，韓國三星，美國基美，臺(tái)灣國巨、華新科、信昌電陶等。其中日本村田為行業(yè)標(biāo)桿，韓國三星隨著三星電子產(chǎn)品的興起而蓬勃發(fā)展，兩家企業(yè)占據(jù)全球近50%的市場(chǎng)份額。目前國內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平普遍不高，在小尺寸和超大尺寸領(lǐng)域均與外有較大差距。
4.2 稀土在磁光透明陶瓷中的應(yīng)用
磁光陶瓷是近年來出現(xiàn)的一種新型的磁光材料，和晶體相比更容易獲得較大的尺寸，能夠做成大口徑的磁光元件；并且其斷裂韌性高，抗熱震性能好。這些性能上的優(yōu)勢(shì)滿足了高功率激光器對(duì)磁光材料的性能要求，使得磁光陶瓷具有很好的應(yīng)用前景。
鋱鎵石榴石(TGG)是一種應(yīng)用于可見光及近紅外波段的順磁性法拉第磁光材料，具有成本低、斷裂韌性高、抗熱震性好、大尺寸等方面的優(yōu)勢(shì)，能滿足高功率激光器對(duì)大口徑磁光元件的需求。因此，TGG陶瓷是應(yīng)用于高能以及高平均功率激光器的最理想的材料之一。鋱鋁石榴石(TAG)與TGG具有相同的石榴石結(jié)構(gòu)，相近的光學(xué)性能和熱學(xué)性能，但是磁光性能更為優(yōu)異。
5. 稀土在電能源材料中的應(yīng)用
綠色可再生能源是解決人類社會(huì)和諧可持續(xù)發(fā)展的首要課題，但都存在著地域限制、不連續(xù)、不穩(wěn)定和不容易控制等問題。因此，實(shí)現(xiàn)能源的有效存儲(chǔ)和利用成為可再生能源應(yīng)用的關(guān)鍵。電化學(xué)儲(chǔ)能是目前進(jìn)步最快的儲(chǔ)能技術(shù)之一，電能源材料從最初的鉛酸蓄電池到綠色的鎳氫電池、燃料電池、鋰離子電池、鋰硫電池，電池的能量密度不斷得到提高。
稀土功能材料和稀土摻雜在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，通過稀土離子摻雜、稀土離子包覆電極材料，穩(wěn)定了電極材料結(jié)構(gòu)、改善電極材料電子電導(dǎo)率、離子擴(kuò)散，能夠有效提升電極材料的電化學(xué)性能。稀土離子的電負(fù)性和離子尺寸是調(diào)節(jié)鋰離子電池和超級(jí)電容器電極材料性能的關(guān)鍵因素。
5.1 稀土在鉛酸蓄電池中的應(yīng)用
稀土在鉛蓄電池中主要應(yīng)用于板柵材料。板柵是鉛酸蓄電池的重要部件之一，主要采用鉛基合金。在鉛基合金中添加稀土元素可以提高鈍化膜的導(dǎo)電性，提高合金的強(qiáng)度、增加合金的塑性，提高合金的抗腐蝕性能，在一定程度上改善板柵的力學(xué)性能和耐腐蝕性能，提高蓄電池的電化學(xué)穩(wěn)定性和壽命。
5.2 稀土在鎳氫電池中的應(yīng)用
稀土儲(chǔ)氫合金作為鎳氫電池的負(fù)極是其在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域重要的應(yīng)用之一。鎳氫電池是一種新型綠色電池，與傳統(tǒng)的鎳鎘電池相比，能量密度更高，更環(huán)保。稀土儲(chǔ)氫合金主要有LaNi5型儲(chǔ)氫合金 (AB5型)和La-Mg-Ni系儲(chǔ)氫合金(AB3型、A2B7型)兩類。為了進(jìn)一步提高鎳氫電池的電化學(xué)性能，研究者對(duì)負(fù)極稀土儲(chǔ)氫合金的改進(jìn)主要包括合金多元化、合金表面處理和添加功能性添加劑等途徑。
除了作為鎳氫電池的負(fù)極儲(chǔ)氫合金，稀土元素在制備高性能的鎳氫電池正極材料中也有廣泛的應(yīng)用。
5.3 稀土在燃料電池中的應(yīng)用
燃料電池是一種將燃料內(nèi)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，按照電解質(zhì)的不同可以分為堿性燃料電池(AFC)、磷酸燃料電池(PAFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)。稀土作為一類具有特殊功能的材料，在SOFC、MCFC、PEMFC等燃料電池中均有一定的應(yīng)用，其中在 SOFC中的應(yīng)用最為廣泛。
行業(yè)動(dòng)態(tài)