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第1章 现代化学电源概论 1

1.1 概述 1

1.1.1 化学电源的产生 1

1.1.2 化学电源的发展 2

1.2 化学电源组成 4

1.2.1 电极类型及构成 5

1.2.2 电解质 6

1.2.3 隔膜 7

1.2.4 外壳和集流体 8

1.3 化学电源类型及应用 8

1.4 化学电源基本概念 9

1.4.1 电池电动势 9

1.4.2 电极电势 11

1.4.3 可逆电池与实际电池 13

1.4.4 电极极化与过电势 14

1.4.5 交换电流密度 16

1.5 化学电源的性能参数 17

1.5.1 电池内阻 17

1.5.2 电池电压 18

1.5.3 容量和比容量 19

1.5.4 能量和比能量 21

1.5.5 功率和比功率 24

1.5.6 自放电 24

1.5.7 使用寿命 25

1.6 多孔电极 26

1.6.1 特点及基本参数 26

1.6.2 气体扩散电极 27

1.7 小结 30

思考题 31

参考文献 31

第2章 锌电池 32

2.1 概述 32

2.2 锌-锰干电池 32

2.2.1 概述 32

2.2.2 工作原理 33

2.2.3 电池结构 35

2.2.4 电池组成 36

2.2.5 电池特性 41

2.3 锌-锰碱性电池 45

2.3.1 概述 45

2.3.2 工作原理 45

2.3.3 电池结构 47

2.3.4 电池组成 48

2.3.5 电池特性 50

2.4 锌-银电池 52

2.4.1 概述 52

2.4.2 工作原理 54

2.4.3 电池结构 56

2.4.4 电池组成 56

2.4.5 电池特性 62

2.4.6 自动激活电池 62

2.4.7 新型结构的锌-银电池 64

2.5 锌-空气电池 66

2.5.1 概述 66

2.5.2 工作原理 66

2.5.3 电池组成 67

2.5.4 电池分类、结构与特性 68

2.6 小结 74

思考题 74

参考文献 74

第3章 镍-氢电池 77

3.1 概述 77

3.2 储氢合金材料 77

3.2.1 储氢合金的性质 77

3.2.2 储氢合金的分类 78

3.2.3 储氢合金的制备技术 79

3.3 镍-氢电池 80

3.3.1 概述 80

3.3.2 工作原理 80

3.3.3 电池结构及特点 82

3.3.4 氧化镍电极 84

3.3.5 储氢合金电极 92

3.3.6 电池特性 96

3.3.7 MH-Ni电池的制造工艺 100

3.3.8 MH-电池的应用 107

3.4 高压镍-氢电池 108

3.4.1 概述 108

3.4.2 工作原理 108

3.4.3 电池结构及类型 109

3.4.4 电池性能及应用 111

3.5 小结 113

思考题 114

参考文献 114

第4章 铅酸电池 116

4.1 概述 116

4.1.1 工作原理 117

4.1.2 组成 117

4.1.3 用途及分类 119

4.1.4 优缺点 119

4.2 热力学基础 120

4.3 板栅合金 120

4.3.1 铅酸蓄电池板栅的作用 120

4.3.2 对板栅材料的要求 121

4.3.3 铅酸蓄电池板栅合金的研究现状 122

4.3.4 铅板栅的腐蚀 125

4.4 二氧化铅正极 126

4.4.1 二氧化铅的多晶现象 126

4.4.2 二氧化铅颗粒的凝胶-晶体形成理论 126

4.4.3 正极活性物质反应机理 127

4.5 铅负极 128

4.5.1 铅负极的反应机理 128

4.5.2 铅负极的钝化 130

4.5.3 负极活性物质的收缩与添加剂 131

4.6 铅酸蓄电池的电性能 132

4.6.1 电动势 132

4.6.2 容量 132

4.6.3 内阻 132

4.6.4 能量 132

4.6.5 比能量 132

4.6.6 寿命 132

4.6.7 电压与充放电特性 132

4.6.8 容量及其影响因素 133

4.6.9 失效模式和循环寿命 135

4.7 铅酸蓄电池制造工艺原理 137

4.7.1 合金制备 137

4.7.2 板栅的制造 138

4.7.3 铅粉制造 138

4.7.4 铅膏的制造 139

4.7.5 生极板制造 139

4.7.6 化成 140

4.7.7 电池的装配 142

4.8 小结 143

思考题 143

参考文献 143

第5章 锂电池 145

5.1 概述 145

5.2 锂-碘电池 146

5.3 锂-二氧化锰电池 147

5.3.1 锂-二氧化锰电池简介 147

5.3.2 锂-二氧化锰电池的国内外研究现状及发展趋势 148

5.3.3 电池结构 148

5.4 锂-亚硫酰氯电池 151

5.4.1 锂-亚硫酰氯电池简介 151

5.4.2 电池结构 152

5.4.3 锂-亚硫酰氯电池的应用 153

5.5 锂-硫电池 154

5.5.1 锂-硫二次电池简介 154

5.5.2 锂-硫二次电池的飞梭效应及容量衰减机理 155

5.5.3 锂-硫二次电池研究进展 157

5.6 锂-空气电池 159

5.6.1 锂-空气电池的工作原理 160

5.6.2 锂-空气电池目前所面临的问题 162

5.6.3 锂-空气电池的研究进展 163

5.6.4 锂-空气电池自支撑正极 166

5.7 锂基热储备电池 169

5.8 小结 171

思考题 172

参考文献 172

第6章 锂离子电池 174

6.1 锂离子电池简介 174

6.1.1 锂离子电池的发展历程 174

6.1.2 锂离子电池的工作原理 174

6.1.3 锂离子电池的特点及分类 175

6.1.4 新一代锂离子电池的发展需求 176

6.2 锂离子电池材料 177

6.2.1 正极材料 177

6.2.2 负极材料 182

6.2.3 隔膜材料 189

6.2.4 电解液 189

6.2.5 固体电解质 190

6.3 锂离子电池的结构和设计 191

6.3.1 锂离子电池的结构 191

6.3.2 锂离子电池的设计 193

6.3.3 锂离子电池的安全性 197

6.4 锂离子电池的开发方向 199

6.4.1 提高锂离子电池的均匀性 199

6.4.2 确保电池产品的安全性 199

6.4.3 降低价格 200

6.4.4 开发新的电极材料 200

6.5 本章小结 200

思考题 200

参考文献 200

第7章 燃料电池 202

7.1 概述 202

7.1.1 工作原理 202

7.1.2 分类及特点 203

7.1.3 发展简史 204

7.2 碱性燃料电池 205

7.2.1 工作原理 205

7.2.2 结构和材料 206

7.2.3 电池特性与应用 208

7.3 磷酸燃料电池 209

7.3.1 工作原理 209

7.3.2 结构和材料 210

7.3.3 电池特性与应用 212

7.4 熔融碳酸盐燃料电池 213

7.4.1 工作原理 213

7.4.2 结构和材料 214

7.4.3 电池特性及应用 217

7.5 质子交换膜燃料电池 218

7.5.1 工作原理 218

7.5.2 结构和材料 219

7.5.3 应用 223

7.6 直接醇类燃料电池 226

7.6.1 工作原理 227

7.6.2 结构和材料 227

7.6.3 应用 234

7.7 固体氧化物燃料电池 235

7.7.1 工作原理 235

7.7.2 结构和材料 236

7.7.3 电池特性和应用 245

7.8 小结 246

思考题 247

参考文献 247

第8章 液流电池 250

8.1 概述 250

8.1.1 液流电池的工作原理 250

8.1.2 液流电池的结构 251

8.1.3 液流电池的类型 252

8.2 钒液流电池的工作原理 254

8.2.1 全钒液流电池 254

8.2.2 钒-溴液流电池 256

8.3 全钒液流电池的结构 256

8.3.1 单体电池的结构 257

8.3.2 液体电解质的循环 258

8.3.3 电解液储罐结构 259

8.4 全钒液流电池关键材料 259

8.4.1 液体电解质 259

8.4.2 质子交换膜 260

8.4.3 电极材料 261

8.4.4 双极板 262

8.4.5 电池组框架与储罐 262

8.5 小结 262

思考题 263

参考文献 263