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第1部分工作原理2

第1章 基本概念2

1.1 电池和电池组的组成2

1.2 电池和电池组的分类3

1.2.1 原电池和原电池组3

1.2.2 蓄电池和蓄电池组3

1.2.3 贮备电池4

1.2.4 燃料电池4

1.3 电池工作5

1.3.1 放电5

1.3.2 充电5

1.3.3 具体实例：镉/镍电池6

1.3.4 燃料电池6

1.4 电池的理论电压、容量和能量7

1.4.1 自由能7

1.4.2 理论电压7

1.4.3 理论容量7

1.4.4 理论能量11

1.5 实际电池组的比能量和体积比能量11

1.6 质量比能量和体积比能量上限13

参考文献14

第2章 电化学原理和反应15

2.1 引言15

2.2 热力学基础17

2.3 电极过程18

2.4 双电层电容和离子吸附22

2.5 电极表面的物质传输25

2.5.1 浓差极化26

2.5.2 多孔电极27

2.6 电分析技术27

2.6.1 循环伏安法27

2.6.2 计时电位法30

2.6.3 电化学阻抗谱法32

2.6.4 间歇滴定技术34

2.6.5 相图的热力学分析37

2.6.6 电极38

参考文献39

第3章 影响电池性能的因素41

3.1 概述41

3.2 影响电池性能的因素41

3.2.1 电压水准41

3.2.2 放电电流42

3.2.3 放电模式44

3.2.4 不同放电模式下电池性能评估实例46

3.2.5 放电期间电池的温度46

3.2.6 使用寿命48

3.2.7 放电类型49

3.2.8 电池循环工作制度49

3.2.9 电压稳定性51

3.2.1 0充电电压52

3.2.1 1电池和电池组设计52

3.2.1 2电池老化与贮存条件55

3.2.1 3电池设计的影响56

参考文献56

第4章 电池标准57

4.1 概述57

4.2 国际标准59

4.3 标准概念60

4.4 IEC和ANSI命名法60

4.4.1 原电池60

4.4.2 蓄电池62

4.5 极端62

4.6 电性能63

4.7 标识64

4.8 ANSI和IEC标准的对照表64

4.9 IEC标准圆形原电池65

4.1 0标准SLI和其他铅酸蓄电池66

4.1 1法规与安全性标准74

参考文献75

第5章 电池组设计76

5.1 概述76

5.2 消除潜在安全问题的设计76

5.2.1 对原电池充电77

5.2.2 防止电池组短路78

5.2.3 反极78

5.2.4 单体电池和电池组外部充电保护79

5.2.5 设计锂原电池组需要考虑的特殊事项80

5.3 分立电池组的安全措施81

5.3.1 防止电池组插入错误的设计81

5.3.2 电池尺寸82

5.4 电池组构造83

5.4.1 单体电池间的连接83

5.4.2 电池封装84

5.4.3 壳体设计84

5.4.4 极柱和触点材料86

5.5 可充电电池组设计86

5.5.1 充电控制87

5.5.2 放电/充电控制事例88

5.5.3 锂离子电池88

5.6 电能管理和控制系统89

参考文献92

第6章 电池数学模型94

6.1 概述94

6.2 电池数学模型的建立96

6.3 经验模型97

6.4 机理模型100

6.4.1 电子电荷传递101

6.4.2 离子电荷传递101

6.4.3 界面上电荷转移的驱动力102

6.4.4 电荷传递速率102

6.4.5 离子分布103

6.5 钒酸银电池的动力学模型104

6.6 多孔电极模型105

6.7 铅酸电池模型106

6.8 多孔电极的嵌入反应108

6.9 能量平衡109

6.1 0电池容量衰减111

6.1 1确定正确模型114

参考文献114

第7章 电解质116

7.1 概述116

7.2 水溶液电解质116

7.2.1 碱性电解质117

7.2.2 中性电解质119

7.2.3 酸性电解质119

7.3 非水电解质120

7.3.1 有机溶剂电解质120

7.3.2 无机溶剂电解质122

7.4 离子液体122

7.5 固体聚合物电解质123

7.6 陶瓷/玻璃电解质123

参考文献124

第2部分 原电池128

第8章 原电池概论128

8.1 原电池的共性和应用128

8.2 原电池的种类和特性129

8.3 原电池系列的工作特性比较132

8.3.1 概述132

8.3.2 电压和放电曲线135

8.3.3 比能量和比功率136

8.3.4 有代表性的原电池的性能比较137

8.3.5 放电负载及循环制度的影响138

8.3.6 温度的影响138

8.3.7 原电池的贮存寿命139

8.3.8 成本140

8.4 原电池的再充电141

第9章 锌/碳电池142

9.1 概述142

9.2 化学原理144

9.3 电池和电池组类型145

9.3.1 勒克郎谢电池146

9.3.2 氯化锌电池146

9.4 结构146

9.4.1 圆柱形电池结构147

9.4.2 反极式圆柱形电池148

9.4.3 叠层电池和电池组148

9.4.4 特殊设计149

9.5 电池组成149

9.5.1 锌149

9.5.2 碳包150

9.5.3 二氧化锰150

9.5.4 炭黑150

9.5.5 电解质151

9.5.6 缓蚀剂151

9.5.7 碳棒152

9.5.8 隔膜152

9.5.9 密封153

9.5.1 0外套153

9.5.1 1端子153

9.6 性能153

9.6.1 电压153

9.6.2 放电特性155

9.6.3 间歇放电的影响155

9.6.4 放电曲线比较-一高负载下尺寸对氯化锌电池的影响157

9.6.5 不同电池等级放电曲线比较158

9.6.6 内阻161

9.6.7 温度的影响163

9.6.8 使用寿命164

9.6.9 贮存寿命164

9.7 特殊设计166

9.8 单体及组合电池的型号及尺寸167

参考文献171

第10章 镁电池和铝电池172

10.1 概述172

10.2 化学原理173

10.3 镁/二氧化锰电池结构174

10.3.1 标准结构174

10.3.2 内-外“反极”式结构175

10.4 镁/二氧化锰电池的工作特性175

10.4.1 放电性能175

10.4.2 贮存寿命177

10.4.3 内-外“反极”式电池178

10.4.4 电池设计179

10.5 镁/二氧化锰电池的尺寸和类型179

10.6 其他类型镁电池179

10.7 铝原电池180

参考文献180

第11章 碱性二氧化锰电池182

11.1 概述182

11.2 化学原理184

11.3 电池组成和材料187

11.3.1 正极的组成187

11.3.2 负极的组成188

11.4 结构190

11.4.1 圆柱结构190

11.4.2 小型电池结构191

11.4.3 电池的型号和尺寸192

11.4.4 测试标准192

11.4.5 电池漏液193

11.5 EVOLTATM和OXYRIDETM电池194

参考文献194

第12章 氧化汞电池196

12.1 概述196

12.2 化学原理197

12.3 电池组成197

12.3.1 电解质197

12.3.2 锌负极198

12.3.3 镐负极198

12.3.4 氧化汞正极198

12.3.5 结构材料199

12.4 结构199

12.4.1 扣式电池结构199

12.4.2 平板式电池结构200

12.4.3 圆柱形电池结构200

12.4.4 卷绕式负极电池结构200

12.4.5 低电流放电电池结构200

12.5 锌/氧化汞电池的工作特性201

12.5.1 电压201

12.5.2 放电性能201

12.5.3 温度的影响202

12.5.4 内阻202

12.5.5 贮存202

12.5.6 使用寿命203

12.6 镐/氧化汞电池的工作特性203

12.6.1 放电203

12.6.2 贮存204

参考文献204

第13章 锌/氧化银电池和锌/空气电池206

13.1 锌/氧化银电池206

13.1.1 概述206

13.1.2 化学原理与组成206

13.1.3 电池结构213

13.1.4 工作特性213

13.1.5 电池尺寸和型号216

13.2 锌/空气电池217

13.2.1 概述217

13.2.2 化学原理218

13.2.3 结构219

13.2.4 工作特性221

参考文献233

参考书目234

第14章 锂原电池235

14.1 概述235

14.1.1 锂电池的优点235

14.1.2 锂原电池的分类236

14.2 化学原理237

14.2.1 锂237

14.2.2 正极活性物质238

14.2.3 电解质240

14.2.4 电池电极对和反应机理241

14.3 锂原电池的特性241

14.3.1 设计和工作特性概述241

14.3.2 可溶性正极的锂原电池241

14.3.3 固体正极锂原电池245

14.4 锂电池的安全和操作247

14.4.1 影响到安全和操作的因素247

14.4.2 需要考虑的安全事项247

14.5 锂/二氧化硫电池248

14.5.1 化学原理248

14.5.2 结构250

14.5.3 性能250

14.5.4 电池型号和尺寸254

14.5.5 Li/SO2电池和电池组的安全使用及操作事项254

14.5.6 应用255

14.6 锂/亚硫酰氯电池256

14.6.1 化学原理256

14.6.2 碳包式圆柱形电池257

14.6.3 螺旋卷绕式圆柱形电池261

14.6.4 扁形或盘形Li/SOCI2电池262

14.6.5 大型方形Li/SOC12电池264

14.6.6 应用266

14.7 锂/氯氧化物电池268

14.7.1 锂/硫酰氯电池268

14.7.2 卤素添加剂锂/氯氧化物电池268

14.8 锂/二氧化锰电池271

14.8.1 化学原理271

14.8.2 结构271

14.8.3 性能273

14.8.4 单体电池和电池组的尺寸280

14.8.5 应用和操作283

14.9 锂/氟化碳电池284

14.9.1 化学原理285

14.9.2 结构285

14.9.3 性能285

14.9.4 单体和组合电池型号288

14.9.5 应用和操作291

14.9.6 锂/氟化碳电池技术的研究进展291

14.1 0锂/二硫化铁电池293

14.1 0.1 化学原理293

14.1 0.2 结构294

14.1 0.3 性能295

14.1 0.4 电池型号与应用298

14.1 1锂/氧化铜电池298

14.1 1.1 化学原理299

14.1 1.2 结构299

14.1 1.3 性能300

14.1 1.4 电池型号与应用302

14.1 2锂/银钒氧电池303

14.1 3锂/水电池和锂/空气电池303

参考文献303

第3部分 蓄电池308

第15章 蓄电池导论308

15.1 蓄电池的应用与特点308

15.2 蓄电池的种类和特点310

15.2.1 铅酸蓄电池310

15.2.2 碱性蓄电池311

15.3 各种蓄电池体系的性能比较312

15.3.1 概述312

15.3.2 电压和放电曲线316

15.3.3 放电速率对电性能的影响317

15.3.4 温度的影响318

15.3.5 荷电保持319

15.3.6 寿命320

15.3.7 充电特性320

15.3.8 成本322

参考文献323

第16章 铅酸电池324

16.1 一般特征324

16.1.1 历史327

16.1.2 生产统计和铅酸电池的使用328

16.2 化学原理330

16.2.1 一般特征330

16.2.2 开路电压特征333

16.2.3 极化和欧姆损耗333

16.2.4 自放电334

16.2.5 硫酸的特点和性质334

16.3 结构特征、材料和生产方法337

16.3.1 合金生产337

16.3.2 板栅生产339

16.3.3 铅粉生产344

16.3.4 和膏345

16.3.5 涂膏345

16.3.6 固化347

16.3.7 组装和隔板材料347

16.3.8 壳盖密封350

16.3.9 槽化成350

16.3.1 0电池化成351

16.3.1 1干荷电351

16.3.1 2测试和完成352

16.3.1 3运输352

16.3.1 4干荷电电池的激活352

16.4 SLI（汽车）电池：结构和特征352

16.4.1 一般特征352

16.4.2 结构353

16.4.3 性能特征354

16.4.4 单电池和电池组型号、尺寸359

16.5 深循环和牵引电池：结构和性能359

16.5.1 结构359

16.5.2 性能特征360

16.5.3 电池型号和尺寸363

16.6 备用电池：结构和特征365

16.6.1 结构365

16.6.2 性能特征367

16.6.3 单电池及电池组型号和尺寸372

16.7 充电和充电设备373

16.7.1 通常考虑的因素373

16.7.2 铅酸电池充电方法375

16.8 维护、安全和运行特征378

16.8.1 维护378

16.8.2 安全380

16.8.3 工作参数对电池寿命的影响381

16.8.4 失效模式382

16.9 应用和市场383

16.9.1 汽车电池383

16.9.2 小型密封铅酸蓄电池384

16.9.3 工业电池385

16.9.4 电动汽车385

16.9.5 储能系统385

16.9.6 功率调节 和不间断电源系统386

16.9.7 船艇电池387

参考文献387

第17章 阀控铅酸电池390

17.1 概述390

17.2 化学原理392

17.3 电池结构392

17.3.1 VRLA圆柱形电池结构392

17.3.2 VRLA方形电池结构393

17.3.3 高功率电池设计395

17.4 性能特征396

17.4.1 VRLA圆柱形电池特征396

17.4.2 VRLA方形电池特征403

17.4.3 高倍率部分荷电状态下循环使用的新型电池设计405

17.5 充电特征406

17.5.1 一般考虑406

17.5.2 恒压充电406

17.5.3 快速充电407

17.5.4 浮充电409

17.5.5 恒电流充电410

17.5.6 渐减电流充电411

17.5.7 并联/串联充电412

17.5.8 充电电流效率412

17.6 安全与操作413

17.6.1 析气413

17.6.2 短路413

17.7 电池型号和尺寸414

17.8 VRLA电池应用于不间断供电电源416

17.9 阀控铅酸蓄电池目前的研究进展和未来机遇418

参考文献418

第18章 铁电极电池419

18.1 概述419

18.2 铁/氧化镍电池的化学原理420

18.3 传统铁/氧化镍电池421

18.3.1 结构421

18.3.2 铁/氧化镍电池的特性423

18.3.3 铁/氧化镍电池的规格426

18.3.4 铁/氧化镍电池的操作和使用427

18.4 先进铁/镍电池427

18.5 铁/空气电池430

18.6 铁/银电池432

18.7 铁负极材料的新进展435

18.8 铁正极材料435

参考文献437

第19章 工业和空间用镐/镍电池439

19.1 前言439

19.2 化学原理441

19.3 结构441

19.4 特性443

19.4.1 体积比能量和质量比能量443

19.4.2 放电特性444

19.4.3 内阻444

19.4.4 荷电保持444

19.4.5 寿命446

19.4.6 机械强度和热稳定性446

19.4.7 记忆效应447

19.5 充电特性447

19.6 密封镐/镍电池技术447

19.7 纤维镐/镍电池技术448

19.7.1 电极技术448

19.7.2 生产灵活性449

19.7.3 密封电池和开口电池449

19.7.4 密封免维护FNC电池449

19.7.5 性能451

19.8 制造商和市场划分453

19.9 应用454

参考文献455

第20章 开口烧结式镉/镍电池456

20.1 概述456

20.2 化学原理457

20.3 结构458

20.3.1 极板及其制造工艺458

20.3.2 隔膜459

20.3.3 极组装配459

20.3.4 电解质459

20.3.5 电池壳460

20.3.6 气塞和单向阀460

20.4 特性460

20.4.1 放电特性460

20.4.2 影响容量的因素460

20.4.3 变负载发动机启动应用中的功率462

20.4.4 影响最大功率电流的因素462

20.4.5 比能量与比功率463

20.4.6 工作时间463

20.4.7 荷电保持463

20.4.8 贮存465

20.4.9 寿命465

20.5 充电特性465

20.5.1 恒电位充电466

20.5.2 恒电流控压充电466

20.5.3 其他充电方法466

20.5.4 充电电压的温度补偿467

20.6 维护468

20.6.1 电性能恢复468

20.6.2 机械维护469

20.6.3 系统检测标准469

20.7 可靠性470

20.7.1 失效模式470

20.7.2 记忆效应470

20.7.3 影响气体阻挡层失效的因素470

20.7.4 热失控471

20.7.5 潜在危险471

20.8 电池和电池组设计472

20.8.1 典型的开口烧结式镐/镍单体电池472

20.8.2 典型的电池组设计473

20.8.3 空冷/加热474

20.8.4 温度传感器474

20.8.5 电池壳475

20.8.6 电池极柱475

20.8.7 电池加热器475

20.8.8 开口烧结式镉/镍电池的发展475

参考文献475

第21章 便携式密封镐/镍电池477

21.1 概述477

21.2 化学原理478

21.3 结构479

21.3.1 圆柱形电池479

21.3.2 扣式电池479

21.3.3 小矩形电池480

21.3.4 矩形电池480

21.4 特性480

21.4.1 概述480

21.4.2 放电特性480

21.4.3 温度的影响481

21.4.4 内阻482

21.4.5 工作时间483

21.4.6 反极484

21.4.7 放电模式484

21.4.8 恒功率放电485

21.4.9 贮存寿命（容量或荷电保持）485

21.4.1 0循环寿命485

21.4.1 1寿命估算和失效机理486

21.5 充电特性488

21.5.1 概述488

21.5.2 充电过程489

21.5.3 电压、温度和压力的关系489

21.5.4 充电期间的电压特性490

21.5.5 充电方法491

21.6 特殊用途电池492

21.6.1 高能电池492

21.6.2 快充电电池493

21.6.3 高温电池493

21.6.4 耐热电池494

21.6.5 存储器备份电池494

21.6.6 小矩形电池494

21.7 电池类型和型号496

21.8 电池尺寸及可能性498

参考文献498

参考书目498

第22章 金属氢化物/镍电池499

22.1 概述500

22.2 Ni/MH电池化学体系500

22.2.1 化学反应500

22.2.2 金属氢化物合金501

22.2.3 氢氧化镍503

22.2.4 电解质506

22.2.5 隔膜506

22.3 电池结构类型507

22.3.1 圆柱形结构507

22.3.2 扣式结构507

22.3.3 小方形结构507

22.3.4 9V多单体电池508

22.3.5 大方形电池508

22.3.6 整体结构508

22.4 电池设计510

22.4.1 圆柱形结构与方形结构510

22.4.2 金属壳与塑料壳511

22.4.3 能量与功率的平衡511

22.4.4 单体电池、电池模块和电池组的设计512

22.4.5 热管理-水冷与风冷512

22.5 EV电池组512

22.6 H E V电池组514

22.6.1 HEV种类514

22.6.2 电损耗515

22.6.3 荷电状态保持515

22.7 燃料电池的启动和动力辅助515

22.8 消费类电池——预充Ni/MH电池516

22.9 放电特性517

22.9.1 概述517

22.9.2 放电特性518

22.9.3 质量比能量519

22.9.4 比功率519

22.9.5 放电速率和温度对容量的影响520

22.9.6 工作寿命（工作时间）522

22.9.7 荷电保持能力523

22.9.8 循环寿命524

22.9.9 搁置寿命526

22.9.1 0库仑/能量效率和内阻526

22.9.1 1过放电过程中的反极527

22.9.1 2放电类型528

22.9.1 3恒功率放电特性528

22.9.1 4电压降（记忆效应）528

22.1 0充电方法530

22.1 0.1 概述530

22.1 0.2 充电控制技术532

22.1 0.3 充电方法533

22.1 0.4 再生制动能535

22.1 0.5 充电算法535

22.1 1电绝缘536

22.1 2下一代Ni/MH电池536

22.1 2.1 降低成本536

22.1 2.2 超高功率设计537

22.1 2.3 储能电池538

参考文献538

第23章 锌/镍电池540

23.1 概述540

23.2 锌/镍电池化学原理541

23.2.1 锌电极542

23.2.2 配对镍电极的考虑543

23.2.3 隔膜544

23.2.4 正极545

23.3 电池单体结构545

23.3.1 方形结构545

23.3.2 密封圆柱结构546

23.3.3 镍电极547

23.3.4 锌电极548

23.3.5 隔膜与电解质设计548

23.4 性能特征549

23.4.1 贮存特性553

23.4.2 安全性553

23.4.3 锌/镍单体电池和电池组554

23.4.4 失效机理556

23.5 应用557

23.5.1 电动工具557

23.5.2 割草机和园艺工具557

23.5.3 轻型电动车558

23.5.4 混合电动车558

23.5.5 消费电子用AA电池559

23.6 锌/镍电池的环境问题559

参考文献560

第24章 氢镍电池562

24.1 概述562

24.2 化学反应562

24.2.1 正常工作563

24.2.2 过充电563

24.2.3 过放电563

24.2.4 自放电563

24.3 电池与极组组件564

24.3.1 正极（烧结式）564

24.3.2 氢电极565

24.3.3 隔膜材料565

24.3.4 气体扩散网565

24.4 Ni/H2电池结构565

24.4.1 COMSAT Ni/H2电池566

24.4.2 空军Ni/H2电池566

24.4.3 质量比能量与体积比能量568

24.5 氢镍电池组的设计569

24.6 应用571

24.6.1 GEO应用571

24.6.2 LEO应用572

24.6.3 地面应用573

24.7 性能特性574

24.7.1 电压特性574

24.7.2 Ni/H2电池的自放电性能575

24.7.3 电解质浓度对容量的影响576

24.7.4 GEO）性能577

24.7.5 LEO性能数据578

24.8 先进设计578

24.8.1 IPV Ni/H2电池的先进设计578

24.8.2 先进电池组设计理念579

24.8.3 双极性Ni/H2电池581

参考文献581

参考书目583

第25章 氧化银电池584

25.1 概述584

25.2 化学原理586

25.2.1 电池反应586

25.2.2 正极反应586

25.3 电池构造和组成586

25.3.1 银电极587

25.3.2 锌电极588

25.3.3 镉电极588

25.3.4 铁电极588

25.3.5 隔膜588

25.3.6 电池壳589

25.3.7 电解质和其他组件590

25.4 性能590

25.4.1 性能和设计权衡590

25.4.2 锌/氧化银电池的放电特性591

25.4.3 镉/银电池的放电特性594

25.4.4 阻抗594

25.4.5 荷电保持能力595

25.4.6 循环寿命和湿寿命595

25.5 充电特性599

25.5.1 效率599

25.5.2 锌/氧化银电池599

25.5.3 镉/氧化银电池600

25.6 单体类型和尺寸601

25.7 需要特别注意的方面和处理方法602

25.8 应用603

25.9 最新进展605

参考文献607

第26章 锂离子电池609

26.1 概述609

26.2 化学原理611

26.2.1 嵌入反应过程612

26.2.2 正极材料612

26.2.3 负极材料621

26.2.4 非水溶液锂电解质633

26.2.5 电解质添加剂639

26.2.6 隔膜材料641

26.3 电池结构642

26.3.1 卷绕式锂离子电池的结构643

26.3.2 叠层锂离子电池的结构644

26.3.3 “聚合物”锂离子电池的结构645

26.4 锂离子电池特点与性能647

26.4.1 锂离子电池的特点648

26.4.2 商品锂离子电池的性能652

26.5 安全特性667

26.5.1 充电电极材料与电解质之间的反应与温度的依赖关系667

26.5.2 对锂离子电池安全与设计的监管标准669

26.6 结论与未来发展趋势673

参考文献673

第27章 常温锂金属二次电池678

27.1 概述678

27.2 化学原理680

27.2.1 负极680

27.2.2 正极682

27.2.3 电解质684

27.3 金属锂二次电池的性质689

27.3.1 电化学体系689

27.3.2 选用有机液态电解质的电池689

27.3.3 聚合物电解质电池693

27.3.4 无机电解质电池695

27.4 结论699

参考文献699

第28章 可充电碱性锌/二氧化锰电池703

28.1 概述703

28.2 化学原理704

28.3 结构705

28.4 性能706

28.4.1 第一次循环放电706

28.4.2 循环706

28.4.3 不同型号电池的性能707

28.4.4 多单体并联电池707

28.4.5 温度影响709

28.4.6 贮存寿命709

28.5 充电方法710

28.5.1 恒电压充电710

28.5.2 恒电流充电711

28.5.3 脉冲充电711

28.5.4 溢流充电712

28.6 单体电池和电池组型号713

参考文献714

第4部分 特殊电池体系718

第29章 电动汽车和混合电动车用电池718

29.1 绪论718

29.1.1 电动汽车718

29.1.2 电动汽车推进的动力和能源721

29.1.3 电动汽车电池组系统724

29.1.4 电动汽车电池组的电子控制器724

29.1.5 电动汽车的热管理725

29.1.6 电动汽车电池的汽车集成725

29.2 电动汽车电池的性能目标726

29.3 电动汽车电池728

29.4 电动汽车的其他储能技术733

29.5 混合电动车734

29.6 混合电动车的种类739

29.6.1 停车-起步（微型）型混合电动车740

29.6.2 助力混合电动车741

29.6.3 重型混合电动车744

29.6.4 轻型混合电动车744

29.6.5 插电式混合电动车745

29.7 HEV电池性能需求比较747

29.8 HEV电池的车辆集成748

29.9 其他HEV储能技术755

参考文献755

第30章 储能电池758

30.1 概述：电网储能758

30.2 沿革760

30.2.1 抽水储能760

30.2.2 沿革、标准化电力设施761

30.2.3 不受监管的市场环境761

30.3 电池储能：储能系统如何创造价值762

30.3.1 快速备电763

30.3.2 区域控制与频率响应后备763

30.3.3 商品电存储765

30.3.4 变电系统稳定766

30.3.5 变电电压调节 766

30.3.6 输电设施升级延迟767

30.3.7 配电设施升级延迟768

30.3.8 用户电能管理768

30.3.9 可再生能源管理769

30.3.1 0电源质量和可靠性769

30.4 电池储能系统里程碑772

30.4.1 新月电联盟（现为美国能源联合会），BESS，北卡罗来纳州772

30.4.2 南加利福尼亚爱迪生季诺电池存储工程772

30.4.3 波多黎各电力权威（PREPA）电池系统773

30.4.4 金谷电器协会（GVEA） Fairbanks电池系统774

30.5 固定式用途的先进电池技术774

30.5.1 β-A12O（）3钠高温电池774

30.5.2 电化学体系描述776

30.5.3 钠/硫体系电化学776

30.5.4 钠/金属氯化物体系电化学777

30.5.5 钠/硫电池技术778

30.5.6 钠/氯化镍电池技术779

30.5.7 钠/硫电池设计思路779

30.5.8 ββ-A12O3钠电池系统应用780

30.6 液流电池784

30.6.1 锌/溴液流电池784

30.6.2 电化学体系描述785

30.6.3 性能786

30.6.4 采用锌/溴电池的储能装置787

30.6.5 全钒液流电池789

30.6.6 采用全钒液流电池的储能设备789

30.6.7 太平洋电力，犹他州城堡谷全钒液流电池（VRB）系统791

30.7 结论791

参考文献792

第31章 生物医学用电池796

31.1 植入装置用电池和需求796

31.1.1 植入式心脏起搏器796

31.1.2 植入式心脏复率除颤器797

31.1.3 植入式心脏同步化治疗除颤器798

31.1.4 植入式心脏监护器799

31.1.5 心脏辅助和完全型人工心脏装置799

31.1.6 神经刺激器800

31.1.7 临床实验800

31.2 外部供电医疗装置电池的应用和需求801

31.2.1 外部给药泵801

31.2.2 听觉辅助装置801

31.2.3 自动外部除颤器802

31.3 安全因素803

31.3.1 一次电池的安全性803

31.3.2 二次电池的安全性804

31.3.3 运输规则805

31.4 可靠性805

31.4.1 失效模式和故障树分析805

31.4.2 电池设计的质量鉴定806

31.4.3 非破坏性测试806

31.4.4 破坏性测试807

31.5 生物医学装置用电池的特性808

31.5.1 锂/碘电池808

31.5.2 锂/亚硫酰氯电池810

31.5.3 锂/氟化碳电池811

31.5.4 锂/钒酸银电池813

31.5.5 锂/二氧化锰电池815

31.5.6 锂/钒酸银电池与锂/氟化碳电池817

31.5.7 锂离子电池819

31.5.8 锌/空气电池822

31.5.9 生物燃料电池823

参考文献824

第32章 消费电子产品的电池选择829

32.1 概述829

32.2 电池选择的要素829

32.3 典型的便携式应用830

32.4 一次电池的种类和应用831

32.5 二次电池的种类和应用832

32.6 电池选择的详细标准836

32.6.1 一次电池和二次电池的对比836

32.6.2 电压836

32.6.3 物理尺寸836

32.6.4 容量838

32.6.5 负载电流和曲线839

32.6.6 温度需求839

32.6.7 搁置寿命840

32.6.8 充电840

32.6.9 安全和监管841

32.6.1 0成本842

32.7 决定和权衡843

32.7.1 减少可能的选项843

32.7.2 性能标准的权衡845

32.8 规避电池选择中的常见失策846

第33章 金属/空气电池847

33.1 概述847

33.2 化学原理849

33.2.1 原理简介849

33.2.2 空气电极850

33.3 锌/空气电池851

33.3.1 简介851

33.3.2 便携式锌/空气原电池851

33.3.3 工业锌/空气电池856

33.3.4 混合空气/二氧化锰原电池859

33.3.5 锌/空气充电电池859

33.3.6 机械式充电锌/空气电池864

33.4 铝/空气电池867

33.4.1 中性电解质铝/空气电池868

33.4.2 碱性电解质中的铝/空气电池869

33.5 镁/空气电池876

33.6 锂/空气电池877

33.6.1 背景877

33.6.2 阳极878

33.6.3 电解质和隔膜878

33.6.4 阴极879

33.6.5 电池设计及性能879

33.6.6 电池组设计883

33.6.7 锂/水电池883

参考文献886

第34章 水激活镁电池及锌/银贮备电池890

34.1 水激活镁电池890

34.1.1 概述890

34.1.2 化学原理891

34.1.3 水激活电池类型892

34.1.4 结构892

34.1.5 工作特性897

34.1.6 电池用途905

34.1.7 电池型号和尺寸907

34.2 锌/氧化银贮备电池908

34.2.1 概述908

34.2.2 化学原理908

34.2.3 结构909

34.2.4 工作特性912

34.2.5 单体和电池组型号和尺寸915

34.2.6 特殊性能及维护917

34.2.7 成本917

参考文献917

第35章 军用贮备电池919

35.1 常温锂负极贮备电池919

35.1.1 概述919

35.1.2 化学原理919

35.1.3 结构921

35.1.4 工作特性928

35.1.5 应用932

35.2 旋转贮备电池932

35.2.1 概述932

35.2.2 化学原理932

35.2.3 设计依据933

35.2.4 工作特性936

参考文献939

参考书目940

第36章 热电池941

36.1 概述941

36.2 热电池电化学体系942

36.2.1 负极材料943

36.2.2 电解质943

36.2.3 正极材料944

36.2.4 焰火加热材料944

36.2.5 激活方法945

36.2.6 绝缘、隔热材料945

36.3 单体电池化学原理946

36.3.1 锂/二硫化铁体系946

36.3.2 锂/二硫化钴体系948

36.3.3 钙/铬酸钙体系948

36.4 单体电池结构949

36.4.1 杯式单体电池949

36.4.2 开放式单体电池949

36.4.3 片式单体电池950

36.5 电堆结构设计951

36.6 热电池性能特征953

36.6.1 电压变化范围953

36.6.2 激活时间954

36.6.3 激活寿命954

36.6.4 涉及热电池应用应注意的问题954

36.7 热电池检测和监督955

36.8 热电池的新发展956

参考文献956

参考书目957

第5部分燃料电池与电化学电容器960

第37章 燃料电池导论960

37.1 概述960

37.2 燃料电池的工作962

37.2.1 反应机理962

37.2.2 燃料电池的主要组件963

37.2.3 一般特性963

37.3 干瓦以下燃料电池965

37.3.1 氢和富氢燃料965

37.3.2 电化学转换966

37.3.3 工作温度966

37.3.4 组件特性966

37.3.5 空气自呼吸系统968

37.3.6 环境友好968

37.3.7 成本968

37.4 千瓦以下燃料电池的创新设计：固体氧化物燃料电池968

参考文献969

第38章 小型燃料电池970

38.1 概述970

38.2 燃料电池技术分类971

38.3 燃料电池电化学行为972

38.4 电池堆结构973

38.5 燃料选择974

38.6 燃料处理与贮存技术974

38.6.1 压缩氢气贮存974

38.6.2 间接贮氢技术974

38.6.3 燃料处理975

38.6.4 燃料处理技术976

38.6.5 气体处理977

38.7 系统集成要求977

38.7.1 燃料供应977

38.7.2 空气供应978

38.7.3 水管理978

38.7.4 热管理978

38.7.5 控制979

38.8 硬件及特性979

38.8.1 PEM燃料电池979

38.8.2 固体氧化物燃料电池983

38.9 预测984

参考文献984

第39章 电化学电容器985

39.1 概述985

39.1.1 电化学电容器与电池的比较985

39.1.2 电化学电容器的能量贮存986

39.2 化学与材料特性990

39.2.1 活性炭990

39.2.2 改良碳材料990

39.2.3 金属氧化物991

39.2.4 集流体材料991

39.2.5 电解质991

39.3 电容器行为特征992

39.3.1 小型碳/碳电容器（容量小于10F）992

39.3.2 大型碳/碳电容器（容量大于100F）993

39.3.3 采用先进材料的电容器特性及装置设计994

39.4 电化学电容器模型994

39.4.1 交流阻抗的等效电路994

39.4.2 数学模型997

39.4.3 混合电容器设计分析1000

39.5 电化学电容器测试1001

39.5.1 测试过程概述1002

39.5.2 碳/碳电容器的测试1002

39.5.3 混合电容器和赝电容电容器的测试1007

39.6 电容器和电池的成本及系统1010

39.6.1 电化学电容器和电池的成本1010

39.6.2 电容器与电池相结合1011

39.6.3 模块和寿命1013

39.6.4 单体平衡1014

参考文献1016

第6部分 附录1022

附录A术语定义（英汉对照）1022

附录B标准还原电位1032

附录C电池材料的电化学当量1033

附录D标准符号和常数1035

附录E换算系数1039

附录F文献1049

附录G电池失效分析方法学1052

参考文献1078