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第1章 概述 1

1.1 锌电池 1

1.2 铅电池 5

1.3 碱性二次电池 6

1.4 锂电池 8

1.4.1 锂一次电池 8

1.4.2 锂二次电池 9

1.5 其他新型电池 11

参考文献 14

第2章 化学电源的基本原理 15

2.1 化学电源及其基本单元 15

2.2 化学电源的分类 17

2.3 化学电源的特征和主要性能标准 18

2.3.1 原电池电动势和终端电压 18

2.3.2 半电池的超电势和内阻 19

2.3.4 浓差电池 23

2.3.3 可逆电池和可逆电极 23

2.3.5 电池的容量与比容量 24

2.3.6 电池的能量与比能量 25

2.3.7 电池的功率与比功率 26

2.3.8 极化曲线和充放电特性曲线 26

2.3.9 库仑效率和能量效率 28

2.3.10 自放电 28

2.4 电极过程动力学简介 29

2.3.11 电池寿命 29

2.4.1 电极反应的实质 30

2.4.2 平衡条件和交换电流 31

2.4.3 电流－超电势方程 32

参考文献 34

第3章 金属负极材料 35

3.1 锌 35

3.1.1 酸性（中性）一次电池用锌电极 36

3.1.2 碱性一次电池用锌电极 36

3.1.3 低成本碱性再生电池用锌电极 37

3.1.4 碱性二次电池用锌电极 38

3.1.5 锌流体电池的锌电极 39

3.2 镁 39

3.3 铝 41

3.4 锂 42

3.5 铅 43

3.6 镉 45

3.7 铁 46

3.8 钠 47

参考文献 48

第4章 氧化锰电极材料 52

4.1 氧化锰的结构化学 52

4.1.1 隧道结构的氧化锰 53

4.1.2 层状结构 62

4.1.3 氧化锰的还原形式 69

4.2.1 简介 72

4.2 氧化锰的电化学 72

4.2.2 EMD的物理性质和化学组成 73

4.2.3 EMD的电化学性质 78

参考文献 87

第5章 镍电极材料 90

5.1 简介 90

5.2 镍氢氧化物电极 90

5.2.1 镍电极的发展 90

5.2.2 氧化镍电极工作原理 91

5.2.3 添加剂对镍电极性能的影响 94

5.3 镍氢氧化物的固态化学 98

5.3.1 β-Ni(OH)2 98

5.3.2 α-Ni(OH)2 102

5.3.3 β-NiOOH 103

5.3.4 γ-NiOOH 104

5.3.5 鳞镁铁矿型氢氧化镍 104

5.4.1 Ni(OH)2/NiOOH电对及热力学 105

5.4 镍电极材料的电化学行为 105

5.4.2 Ni(OH)2/NiOOH的反应实质 106

5.4.3 镍的氧化态 107

5.4.4 氧的析出 107

5.4.5 氢的氧化 108

5.5 Ni(OH)2正极材料小结 108

参考文献 109

第6章 金属氢化物电极 112

6.1 金属氢化物的热力学性质 112

6.2 金属氢化物／镍电池 115

6.3 贮氢金属和合金的电化学性质 116

6.3.1 电极反应 116

6.3.2 M/MH反应中的热力学和动力学 117

6.4 AB5电极 120

6.4.1 AB5氢化物的化学性能 121

6.4.2 温度的影响 123

6.4.3 电极腐蚀与贮存容量 123

6.4.4 腐蚀与组成的关系 124

6.5 AB型、A2B型、AB/AB2型和AB2型合金 129

6.6 用于电池的合金的选择 131

6.7 其他新型高容量贮氢电极合金 134

6.7.1 Mg-Ni系非晶合金 134

6.7.2 V基固熔体型合金 135

6.7.3 钛基电极合金 138

6.7.4 纳米贮氢电极材料 140

6.7.5 碳材料在贮氢中的应用 141

6.8 合金的制备 142

6.8.1 电弧炉熔炼法 142

6.8.2 中频感应炉熔炼法 143

6.8.3 快速冷凝气流雾化法 143

6.8.4 其他制备方法 144

6.9 贮氢电极常用的表面改性方法 145

6.9.1 化学处理法 145

6.10.1 电化学研究方法 146

6.10 氢化物电极的研究方法 146

6.9.2 微包覆处理法 146

6.9.3 表面活性剂处理法 146

6.10.2 谱学研究方法 147

参考文献 148

第7章 铅氧化物 152

7.1 简介 152

7.2 铅／氧化合物 152

7.2.1 PbO 152

7.2.2 Pb3O4 153

7.2.3 PbO2 153

7.2.4 非化学计量的PbOx 153

7.2.5 碱式硫酸盐 154

7.2.6 物理化学性质 154

7.3 铅酸电池热力学 154

7.3.1 水分解反应 155

7.3.2 铅的氧化物 156

7.4.1 正极充放电反应机理 157

7.4 铅酸电池电极反应 157

7.4.2 铅负极的充放电机理 161

7.5 铅酸电池中的PbO2活性材料 161

7.5.1 Planté板栅 162

7.5.2 涂膏式极板 163

7.5.3 管状板栅 165

7.6 铅酸电池添加剂 165

7.6.1 正极添加剂 165

7.6.2 电解液添加剂 169

7.6.3 负极添加剂 170

7.7 密封式免维护铅酸蓄电池 172

7.7.1 VRLA简介 172

7.7.2 VRLA电池的电化学系统 174

7.7.3 阀控系列 175

7.7.4 VRLA的新技术 176

7.7.5 将来的应用领域 177

参考文献 178

第8章 碳材料 179

8.1 简介 179

8.2 碳材料的分类 180

8.3 碳材料的物理性能 181

8.4 碳材料的化学性能 184

8.5 碳材料的电化学行为 185

8.5.1 电位 185

8.5.3 导电基质 186

8.5.2 电化学性质 186

8.5.4 电化学氧化 188

8.5.5 电催化 188

8.5.6 嵌入作用 190

8.6 碳材料在贮氢方面的应用 192

8.7 电池的碳负极材料 193

参考文献 195

9.1 简介 197

第9章 隔膜材料 197

9.2 隔膜的基本性能 198

9.2.1 隙率、孔的尺寸和孔的形状 198

9.2.2 膜电阻 199

9.3 铅酸蓄电池的隔膜 200

9.3.1 启动型蓄电池隔膜 201

9.3.2 工业电池隔膜 202

9.4 碱性电池隔膜 204

9.4.1 镍／镉电池隔膜 205

9.4.2 镍／金属氢化物电池隔膜 205

9.4.3 锌电极电池隔膜 206

9.4.4 碱性电池隔膜材料 209

9.5 锂离子电池隔膜 210

9.5.1 多微孔隔膜材料 211

9.5.2 凝胶电解质隔膜 213

9.5.3 隔膜的特性表征 214

9.5.4 隔膜的数学模型 216

参考文献 217

第10章 锂电池和锂离子电池负极材料 219

10.1 简介 219

10.2 金属锂负极材料 220

10.2.1 金属锂箔片的表面 220

10.2.2 锂负极的电化学行为 221

10.3 锂电池的安全性 222

10.4.1 碳负极材料 223

10.4 锂离子电池负极材料 223

10.4.2 锂在碳材料中的嵌入机理 227

10.4.3 碳材料改性 234

10.4.4 其他新型负极材料 242

10.4.5 新型合金 248

10.4.6 其他负极材料 250

10.5 结语 251

参考文献 251

11.1 简介 255

第11章 锂离子电池正极材料 255

11.2 锂钴氧化物 257

11.3 锂镍氧化物 262

11.4 锂锰氧化物 265

11.4.1 尖晶石型LixMn2O4 266

11.4.2 层状LiMnO2 269

11.4.3 其他锂锰氧化物 271

11.5 锂钒氧化物 272

11.5.1 V2O5 272

11.5.2 V6O13 273

11.5.3 Li(1+x)V3O8 275

11.5.4 V2O5凝胶 277

11.5.5 其他钒类化合物 279

11.6 金属氧化物共混电极 280

11.6.1 部分取代镍共混电极 280

11.6.2 部分取代锰共混电极 284

11.7 嵌锂磷酸盐正极材料 288

11.8 其他锂离子正极材料 289

参考文献 291

第12章 锂离子电池的电解液 298

12.1 简介 298

12.2 有机溶剂 299

12.2.1 有机溶剂的分类 301

12.2.2 常用有机溶剂 302

12.2.3 常用有机溶剂的制备 304

12.3.1 无机阴离子盐及其制备 306

12.3 电解质 306

12.3.2 有机阴离子盐及其制备 311

12.4 电解液 312

12.4.1 电解液的电导率 312

12.4.2 电解液的添加剂 319

12.4.3 电解液对电极性能的影响 323

参考文献 329

13.1 简介 331

第13章 聚合物电解质 331

13.2 离子运动模型 332

13.2.1 Vogel-Tamman-Fulcher(VTF)方程 332

13.2.2 动态键渗透模型（DBPM） 332

13.2.3 Mever-Nelded(MN)法则 333

13.2.4 有效介质理论 333

13.3 聚合物电解质的表征方法 333

13.3.1 电化学稳定窗口 333

13.3.2 离子电导率 334

13.3.3 离子迁移数 336

13.4 聚合物电解质的分类 337

13.4.1 固体聚合物电解质 337

13.4.2 凝胶聚合物电解质 339

13.5 常用聚合物电解质 341

13.5.1 聚氧化乙烯（PEO）系聚合物电解质 342

13.5.2 聚丙烯腈（PAN）系聚合物电解质 347

13.5.3 聚甲基丙烯酸酯（PMMA） 349

13.5.4 聚偏氟乙烯（PVdF）系凝胶聚合物电解质 350

13.5.5 其他类型聚合物电解质 351

13.6 聚合物电解质的制备 353

13.6.1 固体聚合物电解质的制备 353

13.6.2 凝胶聚合物电解质的制备 353

13.7 导电聚合物电解质的应用 357

13.7.1 扣式锂聚合物电池 357

13.7.2 聚（1,1－二氟乙烯）类凝胶电解质锂电池 359

参考文献 360

第14章 高温电池材料 362

14.1 简介 362

14.2 ZEBRA电池材料 363

14.2.1 ZEBRA电池 363

14.2.2 ZEBRA的电池性能 364

14.2.3 ZEBRA电池的内阻 367

14.2.4 ZEBRA电池组 368

14.3.1 Na/S体系 369

14.3 钠／硫电池材料 369

14.3.2 Na/S电池 370

14.3.3 Na/S电池组 372

14.3.4 Na/S电池的耐蚀材料 373

14.3.5 锂铝／硫化铁电池 374

14.4 高温电池的组件 376

14.4.1 陶瓷电解质β－氧化铝 376

14.4.2 第二类电解质NaAlCl4及NaCl-AlCl3体系 381

14.4.3 氯化镍（NiCl2）及NiCl2-NaCl体系 384

14.4.4 Li离子导体 385

14.4.5 热绝缘材料 387

14.4.6 电池材料的数据 389

参考文献 390

附录一 392

附录二 402

附录三 417