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第1章 化学电源概论1

1.1 化学电源的组成1

1.1.1 电极类型及结构2

1.1.2 电极粘结剂4

1.1.3 化学电源用隔膜4

1.1.4 封口剂12

1.1.5 电池组13

1.2 化学电源的分类14

1.3 化学电源的工作原理15

1.3.1 一次电池工作原理16

1.3.2 高能电池原理16

1.4 化学电源的性能24

1.4.1 原电池电动势24

1.4.2 电池内阻24

1.4.3 开路电压和工作电压25

1.4.4 电池的容量与比容量28

1.4.5 电池的能量和比能量30

1.4.6 电池的功率和比功率31

1.4.7 贮存性能和自放电33

1.4.8 电池寿命34

1.5 化学电源的应用34

第2章 化学电源的理论基础36

2.1 电池电动势36

2.2 可逆电池和可逆电极37

2.2.1 可逆电池37

2.2.2 可逆电极39

2.2.3 可逆电池热力学41

2.3 浓差电池43

2.3.1 离子浓差电池43

2.3.2 电极浓差电池44

2.4 电极过程45

2.4.1 极化作用46

2.4.2 过电位46

2.4.3 电化学步骤的基本动力学方程式47

2.5 气体电极过程54

2.5.1 氢电极过程54

2.5.2 氧电极过程65

2.5.3 电催化作用68

2.5.4 气体扩散电极71

2.6 半导体电化学74

2.6.1 半导体-溶液界面反应76

2.6.2 半导体空间电荷层78

2.6.3 光电化学电池79

第3章 一次化学电源82

3.1 概述82

3.2 锌-锰电池84

3.2.1 锌-锰电池的分类84

3.2.2 锌-锰电池的工作原理86

3.2.3 锌-锰电池材料102

3.2.4 锌-锰电池制造工艺109

3.2.5 锌-锰电池的主要性能114

3.2.6 可充碱性锌-锰电池的充电制度121

3.3 锌-氧化汞电池122

3.3.1 锌-氧化汞电池的工作原理122

3.3.2 锌-氧化汞电池结构和制造工艺123

3.3.3 锌-氧化汞电池的性能124

3.4 锌-银电池125

3.4.1 概述125

3.4.2 锌-银电池的工作原理125

3.4.3 锌-银电池制造工艺130

3.4.4 锌-银扣式电池的制造136

3.4.5 锌-银电池的性能137

3.5 锌-空气电池138

3.5.1 概述138

3.5.2 锌-空气电池的工作原理138

3.5.3 锌-空气电池的结构及制造工艺140

3.5.4 锌-空气电池的性能144

第4章 铅酸蓄电池147

4.1 概述147

4.1.1 铅酸蓄电池分类及型号147

4.1.2 铅酸蓄电池的结构149

4.2 铅酸蓄电池的化学原理149

4.2.1 电池反应150

4.2.2 Pb-H2SO4-H2O系电位？p-pH图153

4.3 二氧化铅电极156

4.3.1 PbO2的物理化学性质156

4.3.2 正极充放电反应机理158

4.4 负极活性物质164

4.4.1 铅负极的充放电机理164

4.4.2 铅负极添加剂及其作用机理166

4.4.3 铅负极的不可逆硫酸盐化及消除方法168

4.4.4 铅负极自放电169

4.5 板栅合金172

4.5.1 板栅的作用及性能172

4.5.2 板栅腐蚀172

4.5.3 板栅合金分类及特性176

4.6 隔板184

4.6.1 微孔硬橡胶隔板184

4.6.2 聚氯乙烯（PVC）塑料隔板185

4.6.3 聚烯烃树脂微孔隔板185

4.6.4 玻璃棉纸浆复合隔板185

4.6.5 玻璃丝隔板及套管186

4.7 电解液186

4.8 铅酸蓄电池的制造工艺186

4.8.1 板栅制造187

4.8.2 生极板制造191

4.8.3 极板化成196

4.8.4 电池化成201

4.8.5 铅酸蓄电池装配202

4.9 铅酸蓄电池的性能203

4.9.1 电性能203

4.9.2 充放电特性203

4.9.3 电池容量204

4.9.4 电池贮存性能205

4.10 铅酸蓄电池的使用与维护206

4.10.1 初充电207

4.10.2 电池在使用过程的充电方法207

4.10.3 铅酸蓄电池维护208

4.11 密封式免维护铅酸蓄电池208

4.11.1 密封式免维护铅酸蓄电池工作原理209

4.11.2 密封铅酸蓄电池制造工艺特点209

4.11.3 密封铅酸蓄电池装配210

4.11.4 密封铅酸蓄电池性能211

第5章 镉-镍电池213

5.1 概述213

5.1.1 镉-镍电池分类213

5.1.2 镉-镍电池型号和标志214

5.2 镉-镍电池的工作原理216

5.2.1 氧化镍电极工作原理218

5.2.2 镉电极的反应机理223

5.2.3 密封镉-镍电池工作原理224

5.3 电极材料及电极的制造228

5.3.1 Ni（OH）2正极材料228

5.3.2 负极活性物质的制造250

5.3.3 电极制造技术250

5.4 镉-镍电池的结构和制造269

5.4.1 有极板盒式镉-镍电池270

5.4.2 烧结式镉-镍电池271

5.4.3 密封式镉-镍电池273

5.5 镉-镍电池的性能276

5.5.1 镉-镍电池的充、放电特性276

5.5.2 镉-镍电池的活性物质利用率280

5.5.3 自放电特性281

5.5.4 电池寿命281

5.5.5 耐过充、过放能力282

5.5.6 电池内阻282

5.5.7 温度特性284

5.5.8 电池记忆效应284

5.6 镉-镍电池的使用和维护284

5.6.1 电池的充放电制度285

5.6.2 电池活化285

5.6.3 电解液更换287

5.7 镉-镍电池技术进展288

5.7.1 发泡式镉-镍电池288

5.7.2 镍纤维式镍电极镉-镍电池289

5.7.3 粘结式镉-镍电池290

5.7.4 快充式镉-镍电池291

第6章 氢-镍电池292

6.1 概述292

6.2 高压氢-镍电池294

6.2.1 高压氢-镍电池的化学原理294

6.2.2 高压氢-镍电池制造工艺分析296

6.2.3 高压氢-镍电池的性能299

6.3 金属氢化物-镍（MH-Ni）电池302

6.3.1 MH-Ni电池的工作原理303

6.3.2 金属氢化物（MH ）306

6.3.3 贮氢合金负极材料333

6.3.4 贮氢合金的制造技术367

6.3.5 贮氢合金的发展377

6.3.6 贮氢合金电极的制造379

6.3.7 MH-Ni电池的结构和制造工艺381

6.3.8 MH-Ni电池的性能385

6.3.9 MH-Ni动力电池及其应用398

6.3.10 MH-Ni电池的使用和维护413

6.3.11 MH-Ni电池的发展前景417

第7章 锂电池418

7.1 概述418

7.1.1 锂电池的特性418

7.1.2 锂电池命名方法（GB10077标准）421

7.1.3 锂电池分类423

7.2 锂电池的工作原理427

7.3 锂电池的组成427

7.3.1 锂负极427

7.3.2 正极物质429

7.3.3 电解液429

7.4 锂有机电解质电池429

7.4.1 Li-MnO2电池431

7.4.2 Li-SO2电池436

7.4.3 Li-（CFx ）n电池439

7.5 锂无机电解质电池441

7.5.1 Li-SOCl2电池的组成和结构442

7.5.2 Li-SOCl2电池的性能442

第8章 锂离子电池446

8.1 概述446

8.2 锂离子电池的化学原理448

8.2.1 锂离子电池的工作原理448

8.2.2 锂离子电池电压449

8.3 锂离子电池材料453

8.3.1 正极材料453

8.3.2 多元复合正极材料LiNi1/3 Co1/3 Mn1/3O2463

8.3.3 新型正极材料LiFePO4（磷酸亚铁锂）474

8.3.4 碳负极材料489

8.3.5 锂离子电池电解液493

8.3.6 隔膜502

8.4 锂离子电池的结构和制造工艺504

8.4.1 正极活性物质制造505

8.4.2 碳负极材料的制造508

8.4.3 正、负极制造508

8.4.4 组装508

8.5 锂离子聚合物电池509

8.5.1 锂离子聚合物电池特性509

8.5.2 聚合物电解质510

8.5.3 锂离子聚合物电池制造工艺511

8.6 锂离子电池的性能511

8.7 锂离子电池的应用前景514

8.7.1 电池成本514

8.7.2 电动汽车用锂离子电池515

第9章 激活电池517

9.1 热激活电池517

9.1.1 热激活电池的特性和用途517

9.1.2 热电池的工作原理518

9.1.3 热电池的结构和激活方法518

9.1.4 热电池的制造工艺520

9.1.5 锂系热电池523

9.2 水激活电池525

9.2.1 概述525

9.2.2 水激活电池的工作原理526

9.2.3 水激活电池的制造527

第10章 固体电解质电池530

10.1 概述530

10.2 固体电解质的导电机理与一般特征531

10.3 生成型电池540

10.4 浓差电池543

10.4.1 测氧浓差电池544

10.4.2 测氧浓差电池热力学和动力学546

10.4.3 测氧浓差电池的电子导电与渗氧551

10.4.4 电子导电对电动势测定的影响553

10.4.5 氧化锆固体电解质的特性和电极结构554

10.4.6 氧化锆固体电解质定氧技术在钢铁工业中的应用555

10.5 锂-碘电池558

10.5.1 电化学反应生成LiI层的固体电解质电池558

10.5.2 改性β-A12 O3陶瓷隔膜的Li-I2电池558

10.5.3 无机碘化物PbI2作正极活性物质的Li-I2电池560

10.6 银-碘电池560

10.7 钠-硫电池563

第11章 燃料电池570

11.1 概述570

11.1.1 燃料电池的发展历史570

11.1.2 燃料电池的特点570

11.1.3 燃料电池的类型572

11.2 燃料电池的工作原理574

11.2.1 基本原理574

11.2.2 燃料电池的效率576

11.2.3 燃料电池的工作电压578

11.3 燃料电池用气体扩散电极580

11.4 燃料、水及热580

11.4.1 燃料的生产和提纯580

11.4.2 水的生成及排除581

11.4.3 热的生成及排除582

11.5 燃料电池系统582

11.6 燃料电池的类型585

11.6.1 碱性氢-氧燃料电池（AFC）585

11.6.2 磷酸型燃料电池（PAFC）590

11.6.3 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）592

11.6.4 固体氧化物燃料电池（SOFC）594

11.6.5 质子交换膜型燃料电池（PEMFC）595

第12章 氧化还原液流电池598

12.1 概述598

12.2 氧化还原液流电池的特性603

12.3 氧化还原液流电池的工作原理604

12.4 氧化还原液流电池结构606

12.4.1 电极609

12.4.2 隔膜614

12.4.3 电解液615

12.5 钒电池的充、放电特性623

12.6 钒氧化还原液流电池组626

12.7 氧化还原液流电池的发展前景629

第13章 电化学电容器（EC）630

13.1 概述630

13.1.1 电化学电容器发展历史630

13.1.2 电化学电容器的特性631

13.2 电化学电容器（EC）的工作原理633

13.2.1 贮能机理633

13.2.2 EC的工作原理636

13.3 EC的分类638

13.3.1 双电层电容器（EDLC）639

13.3.2 法拉第准电容器（Faradicpseundo Capacitance）640

13.3.3 混合电化学电容器（Hybrid Capacitor）642

13.4 电化学电容器的组成和结构643

13.4.1 电极644

13.4.2 电化学电容器用电解质644

13.4.3 隔膜645

13.4.4 电化学电容器结构645

13.5 电化学电容器制造工艺649

13.5.1 碳基电化学电容器649

13.5.2 金属氧化物电化学电容器653

13.5.3 导电聚合物电化学电容器669

13.6 电化学电容器的性能670

13.6.1 电容量671

13.6.2 功率671

13.6.3 最大贮能671

13.6.4 电压671

13.6.5 电流672

13.6.6 自放电672

13.6.7 内阻673

13.6.8 循环寿命675

13.6.9 EC的工作温度范围675

13.7 电化学电容器的应用676

13.7.1 EC和高比能量电池组成混合电源676

13.7.2 电容公交车和无轨电车上用作动力电源677

17.7.3 电化学电容器在UPS中的应用678

第14章 电池设计与电池检测技术679

14.1 电池设计679

14.1.1 电池设计基础679

14.1.2 电池设计的基本步骤682

14.2 电池检测技术691

14.2.1 充放电性能测试691

14.2.2 电池容量的测定698

14.2.3 电池寿命及检测技术701

14.2.4 电池内阻、内压的测定702

14.2.5 高低温性能的测定705

14.2.6 自放电及贮存性能的测试707

14.2.7 安全性能测试709

14.2.8 二次电池电极活性物质性能的测定714

附表1 标准氧化-还原电位？？ （25℃）718

附表2 参比电极721

附表3 一些活性物质的电化当量722

附表4 不同温度下H2 SO4溶液的密度与质量分数对照表724

附表5 氢氧化钾水溶液的密度和浓度（20℃ ）726

附表6 氢氧化钠水溶液的密度和浓度（20℃ ）729

附表7 符号表730

参考文献732