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前言 1

第一章 电力推进系统和动力电池 1

第一节 电力推进系统 1

一、交流电力推进系统和直流电力推进系统 1

二、电力推进系统的主要特点 1

三、电力推进系统对电池的基本要求 2

第二节 混合电力推进系统 9

一、混合电力推进系统的组合 10

二、混合电力推进系统的特点 13

三、混合电力推进系统对贮能装置的要求 14

四、超级电容器 19

第三节 电动车开发计划及现状 27

一、美国电动汽车开发计划 27

二、日本电动汽车开发计划 28

三、欧盟计划 29

四、我国电动汽车重大专项 30

五、电动车现状 31

参考文献 37

第二章 铅酸动力电池的工作原理和开发现状 40

第一节 铅酸蓄电池热力学基础 40

一、电池成流反应 40

二、电动势和开路电压 41

三、热效应 48

四、电化当量和电池容量 51

第二节 铅酸蓄电池反应的动力学基础 54

一、极化与过电位（超电势） 54

二、电极反应过程的特征 55

三、电化学反应的基本动力学参数 56

四、浓差极化 59

五、铅酸蓄电池的动力学特性 60

第三节 阀控式密封铅酸蓄电池中的反应 60

一、电池主反应 60

二、电池副反应 60

三、充电和过充电反应 62

第四节 电动车用铅酸蓄电池现状 63

一、开口式铅酸蓄电池 63

二、阀控式密封铅酸蓄电池VRLA 63

三、双极性密封铅酸蓄电池 64

四、水平式密封铅酸蓄电池 66

五、卷式圆柱形电池 68

六、超级电池（Ultrabattery） 70

七、电动车用铅酸蓄电池开发方向 71

参考文献 74

第三章 铅酸动力电池设计 77

第一节 电池容量计算 77

一、理论容量 77

二、湿铅膏、干铅膏和活性物质之间的关系 78

三、活性物质利用率 78

四、正、负极活性物质之间的关系 81

五、活性物质与板栅之间的关系 81

六、极板容量计算 82

七、电池容量变换经验公式 83

第二节 隔膜 85

一、隔膜的作用 85

二、隔膜厚度与压力的关系 85

三、隔膜孔率与压力的关系 86

四、隔膜吸酸量与压力哟关系 86

第三节 电解液量计算 87

一、电池放电需要的酸量 87

二、极群吸酸量 89

第四节 板栅设计 91

一、板栅的结构形式 91

二、板耳位置的影响 92

三、筋条截面形状 93

四、活性物质与板栅之间的比率 94

五、板栅设计实例 95

六、市售电动车电池极板 96

第五节 连接条和极柱 96

第六节 限压阀 97

一、限压阀的作用 97

二、限压阀的技术要求 97

三、限压阀的结构形式 97

四、限压阀帽材料选择 98

第七节 电池槽和盖 98

第八节 6DZM10电池设计参数举例 100

一、基本参数 100

二、设计计算 101

三、6DZM10电池物料衡算 102

参考文献 103

第四章 铅酸动力电池制造 104

第一节 主要原材料 104

一、铅 104

二、铅合金 106

三、硫酸 109

四、活性物质添加剂 112

五、隔板 117

六、电池槽和盖 119

七、密封材料 119

第二节 板栅制造 120

一、板栅浇铸 120

二、拉网式板栅 122

三、板栅的质量要求 122

第三节 铅粉制造及其技术特性 124

一、铅粉制造 124

二、铅粉的技术指标 124

第四节 合膏 125

一、铅膏配方的选择 125

二、铅膏视密度及其对电池性能的影响 126

三、铅膏的相组成 127

第五节 涂片、固化和干燥 128

一、涂片 128

二、固化和干燥 128

第六节 化成 131

一、化成过程中的反应 131

二、化成槽电解液浓度、温度和槽压的变化 132

三、极板组分在化成过程中的转化 132

四、电解槽化成（外化成） 133

五、电池化成（内化成） 136

第七节 电池组装与初充电 137

一、电池组装工艺流程 137

二、注酸和初充电 139

参考文献 140

第五章 电动车用铅酸动力电池性能和测试方法 142

第一节电池容量 142

一、容量的含义 142

二、标准中规定的额定容量及其测试方法 142

三、电动车用铅酸蓄电池的实际容量水平 143

四、影响蓄电池放电容量的主要因素 143

五、电池容量的变化规律 144

第二节 电池寿命 145

一、标准中规定的寿命要求及其考核方法 145

二、国内常用的电动车电池寿命考核方法 145

三、电池循环寿命值及其限制条件 146

四、国外电动车用VRLA寿命考核与失效模式 147

第三节 大电流放电性能 149

一、标准中规定的要求及其考核方法 149

二、影响大电流放电性能的主要因素 150

第四节 电池内阻 150

一、蓄电池内阻的组成 150

二、直流法测电池欧姆内阻 151

三、交流法测电池内阻 152

四、用电导测试仪测电池内阻（电导） 152

第五节 铅酸蓄电池内阻与容量的关系 153

一、开口式铅酸蓄电池交流阻抗测试结果 153

二、阀控式密封铅酸蓄电池交流阻抗测试结果 153

三、阀控式密封铅酸蓄电池电导测试结果 154

四、铅酸蓄电池内阻的变化规律 155

第六节 密封铅酸蓄电池的电导与放电容量的相关性 155

一、问题的起源和发展 155

二、深入分析国外的统计结果 155

三、对电导测试结果的评价 157

第七节 开路电压与放电容量的关系 158

一、新的阀控式密封铅酸蓄电池开路电压与放电容量 159

二、VRLA电池循环过程中的开路电压与放电容量 159

三、间断放电过程中的开路电压与放电容量 160

第八节 阀控式密封铅酸蓄电池荷电态在线诊断技术 161

一、荷电态的含义 162

二、电导（内阻）测量法 162

三、电池内阻和开路电压差联合法 162

四、固定时间放电法 163

五、电化学反应内阻与双层电容乘积法 164

六、交流阻抗参数法 165

七、CDF（CoupdeFouet）现象 167

八、使用微机处理器的VRLA电池荷电态在线评估仪 168

九、线圈电感指示法 169

十、电池荷电态和健康状态在线诊断研究工作小结 169

第九节 由浮充信息评估电池健康情况 169

一、浮充电压高低及其提供的信息 169

二、由浮充电压高低评估电池健康情况 170

三、浮充电压均匀性的启示 171

四、浮充电流反映蓄电池组的健康状况 171

五、判断原则和对策 171

参考文献 172

第六章 电动车用阀控式密封铅酸蓄电池的充放电运行和维护 175

第一节 阀控式密封铅酸蓄电池的充电特性 175

一、充电反应过程 175

二、恒电流充电 176

三、电解液浓度和温度的变化 177

四、恒电压充电 177

五、充电电流对充人电量的影响 178

六、混合型充电 178

七、脉冲充电 179

八、阀控式密封铅酸蓄电池充电的特殊性 179

第二节 快速充电和马斯三定律 181

一、马斯电池充电三定律 181

二、快速充电 182

第三节 电动车用铅酸蓄电池常用的充电技术 185

一、充电技术是影响电动车用铅酸蓄电池使用寿命的首要因素 185

二、一些电动车用充电器的充电过程 187

第四节 阀控式密封铅酸蓄电池的并联充电 189

一、并联充电过程中的电流分配 190

二、并联充电过程中的电压变化 192

三、并联充电对电池均匀性的影响 193

第五节 阀控式密封铅酸蓄电池的放电特性 195

一、放电反应 195

二、恒电流放电过程中的电压变化 195

三、放电过程中电池的电解液浓度和温度变化 196

四、过放电 197

五、自放电 197

第六节 电池内阻与大电流放电能力 197

一、欧姆内阻对电池电压降的影响 198

二、电池欧姆内阻的组成 199

三、改善电池大电流放电能力的途径 199

第七节 蓄电池组的均匀性 200

一、对电动助力车电池组均匀性的要求及其表述方法 200

二、单格电池的均匀性 201

三、蓄电池组的均匀性 202

四、循环寿命试验中蓄电池组均匀性的变化 203

第八节 电动车用铅酸蓄电池组深放电 204

一、深放电试验 204

二、深放电结果 204

三、电池容量恢复能力 205

四、深放电循环对放电容量的影响 205

五、深放电循环对电池均匀性的影响 207

第九节 电动自行车用铅酸蓄电池组的过放电 207

一、过放电试验方法 208

二、6DZM10电池的过放电试验数据 208

三、过放电量及其影响因素 209

四、电池组开路电压的变化 209

五、蓄电池组放电终止电压均匀性的变化 210

六、过放电恢复能力 210

七、过放电对电池寿命的影响 211

第十节 蓄电池并联放电 211

第十一节 电动车用铅酸蓄电池配组和使用寿命 212

一、电动车用铅酸蓄电池当前水平 212

二、电动车用铅酸蓄电池配组的效果 213

第十二节 电动车用铅酸蓄电池失效模式和失效机理 215

一、电池容量衰减快，使用寿命短 215

二、电池容量不足，车行驶的路程短 217

三、电池均匀性劣化 217

四、电池严重硫酸盐化 219

五、热失控与电池“鼓肚子” 220

六、电压很高容量不足 220

七、电池储存期间电压下降很快 220

八、电池漏液 221

参考文献 221

第七章 胶体电池 224

第一节 胶体电池发展简史 224

第二节 胶体电解质的制造 225

一、硅溶胶的制造 225

二、硅凝胶的制备 227

三、胶体电解质添加剂 229

第三节 胶体电解质的性质 231

一、影响凝胶时间的因素 231

二、SiO2含量对胶液导电性的影响 232

三、SiO2含量对胶液触变性能的影响 232

四、硫酸浓度对胶体电解液性能的影响 233

五、Na＋离子对凝胶的影响 233

第四节 胶体电解液的灌注 234

一、直接灌注法 234

二、先酸后胶法 234

三、放电加胶法 234

四、两步加胶法 235

第五节 胶体电池设计和制造 235

一、隔板的选择 235

二、调整极群装配比 237

三、降低电池内阻 237

四、调整板栅和活性物质重量的比例 237

五、颗粒SiO2电池 237

第六节 胶体电池的特性 238

一、密封工作原理和气体复合效率 238

二、放电容量 238

三、自放电速度 239

四、电池寿命 240

五、电池内阻和大电流放电能力 240

六、耐深放电能力 240

七、抗电解液分层能力 241

八、浮充电流与电池失水 241

九、充电过程中的热效率 241

十、低温特性 242

参考文献 242

第八章 金属氢化物/镍动力电池 244

第一节 金属氢化物/镍（MH-Ni）电池工作原理 244

一、电池的基本组成和结构 244

二、充放电反应 246

三、过充电和过放电反应 246

第二节 MH-Ni电池特性 247

一、充电特性 247

二、放电特性 248

三、电池容量 250

四、电池循环寿命 251

五、温度特性 256

六、自放电特性 258

七、电池的比能量 259

八、电池的比功率 261

九、贮存寿命 263

十、记忆效应 263

十一、电池内阻 264

十二、电池充电及其控制方法 265

十三、充电方法 267

第三节 镍电极 268

一、工作原理 268

二、镍电极性能及其影响因素 269

三、镍电极的研究动向 272

第四节 金属氢化物电极 273

一、工作原理 273

二、贮氢合金应具备的条件 273

三、贮氢合金的类型 274

四、贮氢合金的改性处理 275

五、贮氢合金的研究动向 277

第五节 电动车用MH-Ni电池 277

一、电动自行车用MH-Ni电池 277

二、电动汽车用MH-Ni电池 278

三、混合型电动车用MH-Ni电池 280

四、MH-Ni动力电池开发方向 282

参考文献 283

第九章 锉离子动力电池 285

第一节 锉离子电池概况 285

一、铿离子电池的发展概况 285

二、铿离子电池产品的命名 286

第二节 电池反应原理及结构形式 286

一、电池成流反应 286

二、电池结构形式 287

第三节 电池主要原材料 291

一、正极材料 291

二、负极材料 296

三、电解质 298

四、隔膜材料 302

五、添加剂 302

第四节 电池性能及其影响因素 303

一、锉离子电池的综合评价 303

二、铿离子电池的充放电特性 304

三、放电容量及其影响因素 305

四、循环寿命 308

五、自放电速率和电池储存性能 311

六、比能量和比功率 312

七、电池内阻 315

八、电池安全性及其防护措施 316

第五节 铿离子电池的市场动态 317

一、小容量电池占主导地位 317

二、铿离子电池在电动助力车市场的地位 318

三、锉离子电池在电动汽车上将大有作为 318

四、铿离子动力电池开发方向 319

参考文献 320

第十章 电动车用燃料电池 322

第一节 燃料电池基本原理和分类 322

一、碱性燃料电池 322

二、磷酸燃料电池 323

三、熔融碳酸盐燃料电池 324

四、固体氧化物燃料电池 324

五、质子交换膜燃料电池 325

六、直接甲醇燃料电池 325

七、几种燃料电池的比较 327

第二节 燃料电池的热力学和效率 328

第三节 质子交换膜燃料电池 330

一、工作原理和基本结构 330

二、双极板 331

三、质子交换膜 333

四、催化剂 334

五、膜电极 336

六、电池组及其系统 337

第四节 质子交换膜燃料电池性能及其影响因素 340

一、反应气体的压力对电池性能的影响 340

二、电池温度与性能的关系 342

三、电池的输出功率和能量转换效率特性 343

四、CO的影响 344

五、电池寿命 344

第五节 电动汽车与燃料电池开发现状 345

一、美国 346

二、日本 348

三、加拿大 350

四、中国 350

五、燃料电池汽车展望 353

参考文献 353

第十一章 潜艇和鱼雷动力电池 355

第一节 潜艇动力电池发展动态 355

一、蓄电池在潜艇中的作用和地位 355

二、潜艇对蓄电池的要求 355

三、潜艇电池发展简史 357

第二节 世界一些国家的潜艇蓄电池性能 363

一、德国45P513B型潜艇蓄电池 363

二、英国55KR189和19KR229/231潜艇蓄电池 364

三、俄罗斯446和476潜艇蓄电池 366

四、法国L型和N型潜艇蓄电池 367

五、瑞典Upg-125潜艇蓄电池 369

第三节 潜艇蓄电池性能检查和使用维护 369

一、蓄电池容量检查 370

二、蓄电池析氢速度检查 370

三、蓄电池寿命试验 370

四、潜艇蓄电池充电 371

第四节 潜艇AIP系统和燃料电池 375

一、常规动力潜艇需要AIP系统 375

二、潜艇AIP系统动态 376

三、AIP系统盼望燃料电池 377

四、德国的燃料电池潜艇 378

五、小结 383

第五节 鱼雷动力电池 384

一、鱼雷动力概述 384

二、鱼雷动力电池的发展概况 384

三、对鱼雷动力电池的要求 385

四、鱼雷动力用铅酸蓄电池 385

五、鱼雷动力用锌银电池 386

六、铝氧化银鱼雷电池 387

参考文献 388