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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3

1.1.3 化学电源用隔膜4

1.1.4 封口剂7

1.1.5 电池组12

1.2 化学电源的分类13

1.3 化学电源的工作原理15

1.3.1 一次电池工作原理15

1.3.2 高能电池原理15

1.4 化学电源的性能22

1.4.1 原电池电动势22

1.4.2 电池内阻23

1.4.3 开路电压和工作电压23

1.4.4 电池的容量与比容量26

1.4.5 电池的能量与比能量28

1.4.6 电池的功率和比功率29

1.4.7 贮存性能和自放电31

1.4.8 电池寿命31

1.5 化学电源的应用32

第2章 化学电源的理论基础34

2.1 电池电动势34

2.2 可逆电池和可逆电极35

2.2.1 可逆电池35

2.2.2 可逆电极37

2.2.3 可逆电池热力学39

2.3 浓差电池40

2.3.1 离子浓差电池41

2.3.2 电极浓差电池41

2.4 电极过程42

2.4.2 过电位43

2.4.1 极化作用43

2.4.3 电化学步骤的基本动力学方程式44

2.5 气体电极过程51

2.5.1 氢电极过程51

2.5.2 氧电极过程60

2.5.3 电催化作用63

2.5.4 气体扩散电极66

2.6 半导体电化学69

2.6.1 半导体-溶液界面反应70

2.6.2 半导体空间电荷层72

2.6.3 光电化学电池73

第3章 一次化学电源76

3.1 概述76

3.2 锌-锰电池78

3.2.1 锌-锰电池的分类78

3.2.2 锌-锰电池的工作原理79

3.2.3 锌-锰电池材料94

3.2.4 锌-锰电池制造工艺100

3.2.5 锌-锰电池的主要性能103

3.2.6 可充碱性锌-锰电池的充电制度110

3.3 锌-氧化汞电池112

3.3.1 锌-氧化汞电池的工作原理112

3.3.2 锌-氧化汞电池结构和制造工艺112

3.4.2 锌-银电池的工作原理114

3.4.1 概述114

3.4 锌-银电池114

3.3.3 锌-氧化汞电池的性能114

3.4.3 锌-银电池制造工艺119

3.4.4 锌-银扣式电池的制造125

3.4.5 锌-银电池的性能126

3.5 锌-空气电池126

3.5.1 概述126

3.5.2 锌-空气电池的工作原理126

3.5.3 锌-空气电池的结构及制造工艺128

3.5.4 锌-空气电池的性能132

第4章 铅酸蓄电池135

4.1 概述135

4.1.1 铅酸蓄电池分类及型号135

4.1.2 铅酸蓄电池的结构137

4.2 铅酸蓄电池的化学原理137

4.2.1 电池反应138

4.2.2 Pb-H2SO4-H2O系电位pH图140

4.3 二氧化铅电极143

4.3.1 Pb2O的物理化学性质143

4.3.2 正极充放电反应机理145

4.4 负极活性物质150

4.4.1 铅负极的充放电机理150

4.4.2 铅负极添加剂及其作用机理152

4.4.3 铅负极的不可逆硫酸盐化及消除方法154

4.4.4 铅负极自放电155

4.5.1 板栅的作用及性能157

4.5 板栅合金157

4.5.2 板栅腐蚀158

4.5.3 板栅合金分类及特性161

4.6 隔板169

4.6.1 微孔硬橡胶隔板169

4.6.2 聚氯乙烯(PVC)塑料隔板169

4.7 电解液170

4.6.5 玻璃丝隔板及套管170

4.6.4 玻璃棉纸浆复合隔板170

4.6.3 取烯烃树脂微孔隔板170

4.8 铅酸蓄电池的制造工艺171

4.8.1 板栅制造171

4.8.2 生极板制造175

4.8.3 极板化成180

4.8.4 电池化成184

4.8.5 铅酸蓄电池装配185

4.9.2 充放电特性186

4.9.1 电性能186

4.9 铅酸蓄电池的性能186

4.9.3 电池容量187

4.9.4 电池贮存性能188

4.10 铅酯蓄电池的使用与维护189

4.10.1 初放电189

4.10.2 电池在使用过程中的充电方法190

4.10.3 铅酸蓄电池维护190

4.11 密封式免维护铅酸蓄电池191

4.11.1 密封式免维护铅酸蓄电池工作原理191

4.11.2 密封铅酸蓄电池制造工艺特点192

4.11.3 密封铅酸蓄电池装配193

4.11.4 密封铅酸蓄电池性能193

第5章 镉-镍电池195

5.1 概述195

5.1.1 镉-镍电池分类195

5.1.2 镉-镍电池型号和标志196

5.2 镉-镍电池的工作原理197

5.2.1 氧化镍电极工作原理199

5.2.2 镉电极的反应机理203

5.2.3 密封镉-镍电池工作原理205

5.3 电极材料及电极的制造208

5.3.1 正极活性物质的制备208

5.3.2 负极活性物质的制造211

5.3.3 电极制造技术212

5.4 镉-镍电池的结构和制造230

5.4.1 有极板盒式镉-镍电池230

5.4.2 烧结式镉-镍电池232

5.4.3 密封式镉-镍电池233

5.5 镉-镍电池的性能236

5.5.1 镉-镍电池的充放电特性236

5.5.2 镉-镍电池的活性物质利用率240

5.5.3 自放电特性240

5.5.5 耐过充、过放能力241

5.5.6 电池内阻241

5.5.4 电池寿命241

5.5.7 温度特性243

5.5.8 电池记忆效应243

5.6 镉-镍电池的使用和维护244

5.6.1 电池的充放电制度244

5.6.2 电池活化244

5.6.3 电解液更换246

5.7 镉-镍电池技术进展247

5.7.1 发泡式镉-镍电池247

5.7.2 镍纤维式镍电极镉-镍电池248

5.7.3 粘结式镉-镍电池249

5.7.4 快充式镉-镍电池250

第6章 氢-镍电池251

6.1 概述251

6.2 高压氢-镍电池252

6.2.1 高压氢-镍电池的化学原理253

6.2.2 高压氢-镍电池制造工艺分析254

6.2.3 高压氢-镍电池的性能257

6.3 金属氢化物-镍(MH-Ni)电池260

6.3.1 MH-Ni电池的工作原理260

6.3.2 金属氢化物(MH)的基本特性263

6.3.3 贮氢合金的分类270

6.3.4 贮氢合金的制造274

6.3.5 贮氢合金的表面改性276

6.3.7 贮氢合金电极的制造278

6.3.6 贮氢合金粉的性能278

6.3.8 MH-Ni电池的结构和制造工艺280

6.3.9 MH-Ni电池的性能281

6.3.10 MH-Ni电池的发展前景287

第7章 锂电池288

7.1 概述288

7.1.1 锂电池的特性288

7.1.2 锂电池命名方法(GB10077标准)291

7.2 锂电池的工作原理292

7.1.3 锂电池分类292

7.3 锂电池的组成297

7.3.1 锂负极297

7.3.2 正极物质298

7.3.3 电解液298

7.4 锂有机电解质电池300

7.4.1 Li-MnO2电池300

7.4.2 Li-SO2电池305

7.4.3 Li-(CFx)n电池308

7.5 锂无机电解质电池309

7.5.1 Li-SOCl2电池的组成和结构310

7.5.2 Li-SOCl2电池的性能311

第8章 锂离子电池314

8.1 概述314

8.2 锂离子电池的化学原理315

8.3.1 锂离子电池电压319

8.3 锂离子电池材料319

8.3.2 正极材料321

8.3.2 碳负极材料330

8.3.4 锂离子电池电解液334

8.3.5 镉膜342

8.4 锂离子电池的结构和制造工艺343

8.4.1 正极活性物质制造344

8.4.2 碳负极材料的制造347

8.5 锂离子聚合物电池348

8.5.1 锂离子聚合物电池特性348

8.4.3 正、负极制造348

8.4.4 组装348

8.5.2 聚合物电解质349

8.5.3 锂离子聚合物电池制造工艺350

8.6 锂离子电池的性能351

8.7 锂离子电池的应用前景353

8.7.1 电池成本353

8.7.2 电动汽车用锂离子电池354

第9章 激活电池356

9.1 热激活电池356

9.1.1 热激活电池的特性和用途356

9.1.2 热电池的工作原理356

9.1.3 热电池的结构和激活方法357

9.1.4 热电池的制造工艺358

9.1.5 锂系热电池362

9.2 水激活电池364

9.2.1 概述364

9.2.2 水激活电池的工作原理364

9.2.3 水激活电池的制造365

第10章 固体电解质电池368

10.1 概述368

10.2 固体电解质的导电机理与一般特性369

10.3 生成型电池376

10.4 浓差电池380

10.4.1 测氧浓差电池381

10.4.2 测氧浓差电池热力学和动力学383

10.4.3 测氧浓差电池的电子导电与渗氧388

10.4.4 氧化锆固体电解质的特性和电极结构390

10.4.5 氧化锆固体电解质定氧技术在钢铁工业中的应用391

10.5 锂-碘电池394

10.5.1 电化学反应生成LiI层的固体电解质电池394

10.5.2 改性β-Al2O3陶瓷隔膜的Li-I2电池395

10.5.3 无机碘化物PbI2作正极活性物质的Li-I2电池395

10.6 银-碘电池396

10.7 钠-硫电池398

第11章 燃料电池405

11.1 概述405

11.1.1 燃料电池的发展历史405

11.1.2 燃料电池的特点405

11.1.3 燃料电池的类型407

11.2.1 基本原理409

11.2 燃料电池的工作原理409

11.2.2 燃料电池的效率410

11.2.3 燃料电池的工作电压413

11.3 燃料电池用气体扩散电极414

11.4 燃料、水及热414

11.4.1 燃料的生产和提纯414

11.4.2 水的生成及排除415

11.4.3 热的生成及排除416

11.5 燃料电池系统416

11.6 燃料电池的类型419

11.6.1 碱性氢-氧燃料电池(AFC)419

11.6.2 磷酸型燃料电池(PAFC)424

11.6.3 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)425

11.6.4 固体氧化物燃料电池(SOFC)426

11.6.5 质子交换膜型燃料电池(PEMFC)428

12.1 电池设计429

12.1.1 电池设计基础429

第12章 电池设计与电池检测技术429

12.1.2 电池设计的基本步骤432

12.2 电池检测技术440

12.2.1 充放电性能测试441

12.2.2 电池容量的测定446

12.2.3 电池寿命及检测技术449

12.2.4 电池内阻、内压的测定450

12.2.5 高低温性能的测定453

12.2.6 自放电及贮存性能的测试455

12.2.7 安全性能测试457

12.2.8 二次电池电极活性物质性能的测定461

附表1 标准氧化-还原电位φ°(25℃)465

附表2 参比电极467

附表3 一些活性物质的电化当量468

附表4 不同温度下H2SO4溶液的密度与质量分数对照表469

附表5 氢氧化钾水溶液的密度和浓度(20℃)471

附表6 氢氧化钠水溶液的密度和浓度(20℃)473

参考文献474