电池手册 原著 第4版PDF电子书下载

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