动力电池技术与应用PDF电子书下载

第1章　动力电池概论　 1

1.1　动力电池的发展历史 1

1.1.1 引言 1

1.1.2 动力电池的研发历史 2

1.2　动力电池的类型与性能比较 3

1.3　动力电池的市场 4

1.3.1　电动自行车 4

1.3.2　混合电动车 4

1.4　动力电池的要求 5

参考文献 6

第2章　动力铅酸蓄电池　 7

2.1　概述 7

2.2　铅酸蓄电池的工作原理 8

2.2.1 电极电势和电池电动势 8

2.2.2 VRLA蓄电池的充放电反应 9

2.2.3 VRLA蓄电池的负极反应机理 10

2.2.4 VRLA蓄电池的正极反应机理 10

2.2.5 VRLA蓄电池的副反应 11

2.3　氧的复合反应（氧循环原理）——VRLA蓄电池的关键技术 12

2.4　动力铅酸蓄电池的板栅合金 14

2.4.1　概述 14

2.4.2　板栅合金对正极板性能的影响 15

2.4.3　板栅合金对负极板性能的影响 15

2.4.4　板栅材料的选择 15

2.4.5　铅合金板栅 16

2.4.6　轻型板栅 19

2.4.7　泡沫铅板栅 21

2.4.8　板栅的设计原则 23

2.4.9　正极板栅／活性物质界面结构和性能 25

2.5　动力铅酸蓄电池的活性物质 27

2.5.1　正极活性物质二氧化铅 27

2.5.2　负极活性物质海绵状金属铅 31

2.6　动力铅酸蓄电池的电解液 35

2.6.1　硫酸电解液 35

2.6.2　硫酸的电导率 35

2.6.3　硫酸的冰点 35

2.6.4　电解液分层 36

2.6.5　硫酸电解液的固定化 37

2.6.6　电解液水损失 40

2.6.7 电解液配方对高倍率VRLA蓄电池放电性能的影响 41

2.7　动力铅酸蓄电池的隔板 42

2.7.1　隔板的作用和要求 42

2.7.2 VRLA蓄电池的吸液式超细玻璃纤维隔板 43

2.7.3　AGM隔板的性能 44

2.7.4　采用管式正极板的电池隔板 46

2.7.5　不同使用情况下的电池隔板 47

2.7.6 VRLA蓄电池隔板的研究进展 48

2.8　动力铅酸蓄电池的制造工艺 50

2.8.1　工艺流程 50

2.8.2　板栅制造 51

2.8.3　铅粉制造 51

2.8.4　铅膏的配制（和膏） 53

2.8.5　涂板 56

2.8.6　固化和干燥 57

2.8.7　极板化成 58

2.8.8　电池的装配 61

2.9　动力铅酸蓄电池生产的一致性 64

2.9.1　生极板的一致性 64

2.9.2　化成极板的一致性 64

2.9.3　电池电解液的一致性 65

2.9.4　安全阀的一致性 65

2.9.5　电池组装的一致性 66

2.10　动力铅酸蓄电池的性能与检测 67

2.10.1 电压 67

2.10.2　充电特性 69

2.10.3　放电特性 69

2.10.4　电池内阻 72

2.10.5 VRLA蓄电池的荷电保持能力与自放电 73

2.10.6 VRLA蓄电池的早期容量损失与深循环 75

2.11　动力铅酸蓄电池的应用 76

2.11.1　电动自行车 77

2.11.2　电动牵引车 79

2.11.3　电动车和混合电动车 79

参考文献 85

第3章　动力碱性蓄电池　 87

3.1　概述 87

3.2　动力碱性蓄电池的类型 88

3.3　动力Cd-Ni蓄电池 89

3.3.1 动力Cd-Ni蓄电池的工作原理 89

3.3.2 动力Cd-Ni蓄电池的正极材料 92

3.3.3 动力Cd-Ni蓄电池的负极材料 95

3.3.4　动力Cd-Ni蓄电池的制造工艺 95

3.3.5 动力Cd-Ni蓄电池的性能 98

3.4　动力MH-Ni蓄电池 100

3.4.1 MH-Ni蓄电池的工作原理 100

3.4.2　动力MH-Ni蓄电池的集流体材料 102

3.4.3　动力MH-Ni蓄电池的负极材料 105

3.4.4 动力MH-Ni蓄电池的制造工艺 108

3.4.5 动力MH-Ni蓄电池的性能 109

3.5　动力Zn-Ni蓄电池 112

3.5.1 Zn-Ni蓄电池的工作原理 113

3.5.2 动力Zn-Ni蓄电池的制造工艺 113

3.5.3　动力Zn-Ni蓄电池的正极材料 114

3.5.4　动力Zn-Ni蓄电池的负极材料 114

3.5.5 动力Zn-Ni蓄电池的现状与改进 114

3.6　动力碱性蓄电池的应用 116

3.6.1 动力Cd-Ni蓄电池的应用 117

3.6.2　动力MH-Ni蓄电池的应用 118

参考文献 121

第4章　动力锂离子蓄电池　 122

4.1　概述 122

4.2　锂离子蓄电池的工作原理 122

4.3　动力锂离子蓄电池的特点 123

4.3.1 动力锂离子蓄电池的主要优点 123

4.3.2　动力锂离子蓄电池的主要缺点 124

4.4　动力锂离子蓄电池的安全性 124

4.4.1　正极活性物质热稳定性的影响因素 124

4.4.2　负极活性物质热稳定性的影响因素 125

4.4.3　黏结剂对电池热稳定性的影响 126

4.4.4　电解液成分的热稳定性 127

4.4.5　正、负极材料比 127

4.4.6　电池结构 127

4.4.7　选择热关闭性能好的隔膜 127

4.4.8　防爆阀 128

4.4.9　动力锂离子蓄电池安全性检测项目 128

4.5　动力锂离子蓄电池的正极材料 129

4.5.1　尖晶石锰酸锂 129

4.5.2　镍钴锰三元材料 138

4.5.3　磷酸亚铁锂 141

4.5.4　磷酸钒锂 148

4.6　动力锂离子蓄电池的负极材料 155

4.6.1　碳基材料 156

4.6.2　钛酸锂 161

4.7　动力锂离子蓄电池的电解液 164

4.7.1 动力锂离子蓄电池对电解质的要求 164

4.7.2　动力锂离子蓄电池用有机液体电解质 165

4.7.3　动力锂离子蓄电池用固体电解质 183

4.8　动力锂离子蓄电池制造工艺 198

4.8.1 动力锂离子蓄电池制造工艺流程 198

4.8.2　正、负极片的制造 201

4.8.3　电池的装配封装 205

4.8.4　电池的化成与分容 206

4.9　动力锂离子蓄电池的性能与检测 206

4.9.1　充放电性能 207

4.9.2　安全性 207

4.9.3　自放电与储存性能 209

4.9.4　使用和维护 210

4.10　动力锂离子蓄电池的保护电路 211

4.10.1　动力电池的特点 212

4.10.2　电池组参数 212

4.10.3　失效机理 213

4.10.4　监控电压的作用 213

4.10.5　保护方法 213

4.10.6　保护芯片 214

4.10.7　保护板 219

4.11　动力锂离子蓄电池的组装 219

4.12　动力锂离子蓄电池的管理 220

4.12.1　充电技术 220

4.12.2　均衡方法 221

4.12.3　电池组管理 223

4.13　动力锂离子蓄电池的应用 225

4.13.1 电动车、混合电动车和插电式混合动力汽车 225

4.13.2　电动自行车 228

4.13.3　电动工具 229

4.13.4　后备电源 230

4.13.5　航天和军事领域 231

参考文献 232

第5章　动力锌-空气电池　 235

5.1　概述 235

5.2　锌-空气电池工作原理 237

5.2.1　电池电动势 237

5.2.2　正极反应 237

5.3　动力锌-空气电池的空气电极 238

5.3.1　空气电极氧还原催化剂 238

5.3.2　气体扩散电极 239

5.3.3　空气电极的结构及制造 239

5.3.4 电化学可充式锌-空气电池中的空气电极 240

5.4　动力锌-空气电池的锌电极 240

5.4.1　锌电极材料与添加剂 240

5.4.2　锌电极的结构与制造 242

5.5　动力锌-空气电池的再生 243

5.6　动力锌-空气电池的应用 245

5.7　动力锌-空气电池的问题与改进 248

参考文献 249

第6章　燃料电池　 250

6.1　概述 250

6.1.1　燃料电池概述 250

6.1.2　燃料电池的分类 250

6.1.3　燃料电池的特点 251

6.1.4　燃料电池的发展历史及现状 252

6.2　质子交换膜燃料电池 253

6.2.1　燃料电池的结构及工作原理 254

6.2.2　双极板 255

6.2.3　催化剂 257

6.2.4　质子交换膜 259

6.2.5　膜电极三合一组件 262

6.2.6　制造工艺 265

6.3　直接甲醇燃料电池 267

6.3.1　直接甲醇燃料电池的工作原理和特点 268

6.3.2　直接甲醇燃料电池电催化剂 269

6.3.3　DMFC用质子交换膜的渗透问题 275

6.3.4　直接甲醇燃料电池的制造工艺 277

6.3.5　直接甲醇燃料电池商品化要解决的问题 278

6.4　燃料电池的应用 279

6.4.1　车载用燃料电池 279

6.4.2　其他动力用燃料电池 283

参考文献 286