第1章 概述 1
1.1 化学电源的定义和组成 1
1.1.1 定义 1
1.1.2 组成 1
1.1.3 表示法 3
1.2 化学电源的分类 3
1.3 化学电源的性能 5
1.3.1 电动势 5
1.3.2 开路电压 6
1.3.3 工作电压和内阻 7
1.3.4 充电电压 8
1.3.5 电容量及其影响因素 9
1.3.6 比能量和比功率 13
1.3.7 贮存性能和自放电 14
1.3.8 寿命 15
1.4 化学电源的选择和应用 16
1.4.1 选择 16
1.4.2 应用 17
第2章 理论基础 18
2.1 引言 18
2.2 界面双电层和电位的生成 19
2.3 伽伐尼电池的热力学 21
2.3.1 体系能量变换 21
2.3.2 电极电位 22
2.3.3 E与浓度的关系 23
2.3.4 E与温度和压力的关系 24
2.4 电极过程 25
2.4.1 电流和反应速率 25
2.4.2 极化损失 27
2.4.3 欧姆电位降 27
2.4.4 电极过程动力学和电极极化损失 28
2.4.5 电荷迁移动力学 29
2.4.6 浓差过电位 34
第3章 锌银电池 37
3.1 概述 37
3.1.1 发展简史 37
3.1.2 分类 37
3.1.3 性能 38
3.1.4 特点 43
3.1.5 用途 44
3.2 化学原理 45
3.2.1 锌负极 45
3.2.2 氧化银正极 48
3.2.3 电池反应 51
3.2.4 电池热力学 52
3.3 锌银电池的设计 54
3.3.1 电性能设计 54
3.3.2 低温性能的提高 64
3.4 锌银电池结构和制造 66
3.4.1 电池结构 66
3.4.2 电池制造 66
3.5 锌银扣式电池 78
3.6 人工激活锌银二次电池组 79
3.6.1 结构和组成 79
3.6.2 寿命 80
3.7 自动激活锌银一次电池组 82
3.7.1 特性和用途 82
3.7.2 电加热自动激活锌银一次电池组 83
3.7.3 化学加热自动激活锌银一次电池组 88
3.8 锌银电池的使用与维护 91
3.8.1 锌银二次电池的注液激活和使用维护 91
3.8.2 自动激活式锌银一次电池组的激活和使用 92
3.8.3 电池的贮存和运输 93
3.9 发展前景 94
第4章 镉镍电池 95
4.1 概述 95
4.1.1 发展简史 95
4.1.2 分类 96
4.1.3 性能特点 98
4.1.4 用途 102
4.2 化学原理 103
4.2.1 成流反应 103
4.2.2 电极电位和电动势 103
4.2.3 氧化镍电极的工作原理 104
4.2.4 镉电极的工作原理 107
4.2.5 密封镉镍电池工作原理 108
4.3 矩形开口式镉镍电池 111
4.3.1 有极板盒式镉镍电池 111
4.3.2 全烧结镉镍电池 115
4.3.3 半烧结镉镍电池 124
4.3.4 典型电池设计 126
4.4 圆柱形密封镉镍电池 129
4.4.1 电池结构 129
4.4.2 电池制造 131
4.4.3 电池性能 133
4.4.4 电池型号和尺寸 136
4.5 全密封镉镍电池 137
4.5.1 电池结构 138
4.5.2 电池制造 139
4.5.3 电池性能 143
4.5.4 电池组设计 150
4.5.5 航天应用 156
4.6 使用维护 158
4.6.1 注意事项 158
4.6.2 使用前检查与准备 159
4.6.3 充电电源的选择 159
4.6.4 充电 159
4.6.5 放电 160
4.6.6 电池活化 160
4.6.7 电解液更换 161
4.6.8 贮存 162
4.6.9 常见故障及处理方法 162
4.6.10 电池的失效 163
4.6.11 航天用镉镍电池的使用与维护 166
4.7 技术发展 167
4.7.1 黏结电极镉镍电池 167
4.7.2 电沉积电极镉镍电池 168
4.7.3 纤维式镍电极镉镍电池 168
4.7.4 泡沫电极镉镍电池 168
4.7.5 超级镉镍电池 168
第5章 氢镍电池 172
5.1 概述 172
5.1.1 发展简史 174
5.1.2 分类 179
5.2 化学原理 181
5.2.1 正常充电和放电 183
5.2.2 过充电 183
5.2.3 过放电 183
5.2.4 自放电 183
5.3 性能特点 184
5.3.1 电压 184
5.3.2 容量 185
5.3.3 充电和放电过程中的温度变化 186
5.3.4 气体压力 187
5.3.5 自放电 188
5.3.6 工作寿命 188
5.4 单体电池的结构和制造 189
5.4.1 基本组成和结构 189
5.4.2 IPV氢镍电池的结构与制造 195
5.4.3 CPV氢镍电池的结构与制造 196
5.4.4 单体电池设计中需要考虑的几个问题 197
5.5 电池组结构与制造 197
5.5.1 IPV、CPV氢镍电池组的结构与制造 198
5.5.2 SPV氢镍电池组的结构与制造 199
5.5.3 DPV氢镍电池组的结构与制造 201
5.5.4 单体电池实例分析 202
5.5.5 电池组实例分析 205
5.6 低压氢镍电池 207
5.6.1 发展简史 208
5.6.2 特性和用途 208
5.6.3 化学原理 209
5.6.4 结构与制造 211
5.6.5 应用分析 213
5.7 使用维护 215
5.7.1 注意事项 215
5.7.2 活化 215
5.7.3 贮存 216
5.8 发展前景 216
第6章 热激活电池 219
6.1 特性和用途 219
6.1.1 发展简史 219
6.1.2 性能特点 220
6.1.3 用途 220
6.2 化学原理 220
6.3 电池结构和激活方法 221
6.3.1 杯型结构 221
6.3.2 片型结构 221
6.3.3 电池组结构 222
6.3.4 激活方式 222
6.4 钙系热电池 224
6.4.1 Ca-PbSO4杯型热电池 224
6.4.2 Ca-CaCrO4热电池 228
6.4.3 缓冲片、加热片、保温材料的性能及制造 231
6.4.4 热电池制造所需设备和仪器 237
6.5 锂系热电池 240
6.5.1 Li（Al）-FeS2热电池 241
6.5.2 Li（Si）-FeS2热电池 244
6.5.3 Li（B）-FeS2热电池 250
6.5.4 锂系热电池新材料及新技术 252
6.6 质量控制和可靠性、安全性 257
6.7 使用维护 258
6.8 发展前景 259
第7章 锂电池 260
7.1 概述 260
7.1.1 发展简史 260
7.1.2 分类 261
7.1.3 特性 263
7.1.4 用途 268
7.2 结构组成 270
7.2.1 锂负极 270
7.2.2 正极物质 271
7.2.3 电解液 272
7.3 Li-MnO2电池 274
7.3.1 电池反应 274
7.3.2 结构 274
7.3.3 性能 275
7.3.4 用途 278
7.4 Li-（CFx）n电池 278
7.4.1 电池反应 278
7.4.2 结构 278
7.4.3 性能 279
7.4.4 用途 280
7.5 Li-CuO电池 280
7.6 Li-Bi2O3、Li-Pb3O4、Li-Bi2Pb2O5电池 284
7.7 Li-Ag2CrO4电池 287
7.8 Li-SO2电池 288
7.9 Li-SOCl2、Li-SO2Cl2电池 291
7.9.1 主要特性 291
7.9.2 电压滞后和安全问题 299
7.9.3 制造方法 307
7.9.4 应用 308
7.10 Li-I2电池 308
7.11 Li-FeS2电池 310
7.12 Li-MoS2电池 312
7.13 锂贮备电池 313
7.14 锂水电池 315
7.15 发展前景 316
第8章 锂离子电池 320
8.1 特性和用途 320
8.1.1 发展简史 320
8.1.2 分类与命名方法 321
8.1.3 性能特点 322
8.2 化学原理 323
8.2.1 成流反应 323
8.2.2 电极电位和电动势 324
8.3 正极材料 325
8.3.1 锂离子电池正极材料的常规制备方法 327
8.3.2 LiCoO2正极材料 327
8.3.3 Li-Ni-O系正极材料 328
8.3.4 Li-Mn-O系正极材料 330
8.3.5 Li-Ni-Co-Mn-O系正极材料 331
8.3.6 聚阴离子体系正极材料 332
8.3.7 硫化物体系正极材料 333
8.3.8 锂离子电池正极材料的发展方向 334
8.4 负极材料 334
8.4.1 锂离子嵌入碳材料的机理 335
8.4.2 碳材料存在的问题及解决方法 335
8.4.3 碳材料 338
8.5 电解液 345
8.5.1 电解质锂盐 346
8.5.2 有机溶剂 346
8.5.3 添加剂 348
8.5.4 常用的有机电解液类型 349
8.6 隔膜 350
8.7 锂离子电池的制造 351
8.7.1 正极的制造 351
8.7.2 负极的制造 353
8.7.3 电池装配 353
8.7.4 电池的化成和分选 354
8.8 聚合物锂离子电池 355
8.9 锂离子电池设计 356
8.9.1 锂离子电池设计 356
8.10 锂离子电池性能检测 359
8.10.1 锂离子电池安全性检测 359
8.10.2 电性能检测 362
8.11 使用和维护 364
8.12 应用前景 369
8.12.1 航天领域 369
8.12.2 电动汽车 371
第9章 水激活电池 374
9.1 特性和用途 374
9.2 化学原理 375
9.3 电池结构 378
9.3.1 浸没型 378
9.3.2 浸润型 379
9.3.3 自流型 379
9.3.4 控流型 380
9.3.5 隙漏电流和抑制 381
9.4 电池制造和性能 381
9.4.1 负极 382
9.4.2 正极 386
9.4.3 电池组 388
9.5 发展前景 398
第10章 锌空电池 400
10.1 概述 400
10.1.1 发展简史 400
10.1.2 分类 401
10.1.3 电池特性 402
10.1.4 用途 403
10.2 化学原理 403
10.2.1 电池反应 403
10.2.2 电池电动势 403
10.2.3 氧电极 404
10.2.4 锌电极 407
10.3 电池结构 408
10.3.1 Edison Carbonaire电池 408
10.3.2 锌空电池 410
10.3.3 扣式锌空电池 411
10.3.4 密封锌氧二次电池 416
10.4 电池制造 418
10.4.1 多孔锌电极 418
10.4.2 气体扩散电极 419
10.5 使用维护 423
10.6 发展前景 423
第11章 钠硫电池 427
11.1 概述 427
11.2 Beta氧化铝固体电解质 429
11.3 电池结构 430
11.3.1 片状电池 430
11.3.2 管状电池 430
11.4 固体电解质和电池制造 432
11.4.1 Beta氧化铝管制造 432
11.4.2 单体电池制造 432
11.5 电池性能 434
11.5.1 电池内阻 434
11.5.2 电池充放电特性 435
11.5.3 电池寿命及其影响因素 436
11.6 电池组性能 437
11.6.1 电动车电池组 437
11.6.2 贮能电池组 439
11.6.3 空间飞行用电池组 440
11.7 发展前景 441
第12章 燃料电池 447
12.1 概述 447
12.1.1 发展简史 447
12.1.2 特性 449
12.1.3 用途 451
12.2 化学原理和分类原则 452
12.2.1 化学原理 452
12.2.2 燃料电池热、动力学性能 453
12.2.3 分类与组合 458
12.3 碱性燃料电池 459
12.3.1 碱性燃料电池工作原理 460
12.3.2 碱性培根型氢氧燃料电池 460
12.3.3 碱性石棉膜氢氧燃料电池 469
12.4 质子交换膜燃料电池 472
12.4.1 质子交换膜燃料电池工作原理和基本结构 472
12.4.2 质子交换膜燃料电池研究历史 473
12.4.3 质子交换膜燃料电池关键部件与材料 474
12.4.4 质子交换膜燃料电池组关键技术 488
12.4.5 质子交换膜燃料电池系统的构成与技术要求 491
12.4.6 直接甲醇燃料电池（DMFC） 492
12.4.7 质子交换膜燃料电池的应用前景 495
12.5 磷酸燃料电池 496
12.5.1 磷酸燃料电池的结构与原理 496
12.5.2 磷酸燃料电池电站技术发展概况 499
12.5.3 磷酸燃料电池商业化 500
12.6 熔融碳酸盐燃料电池 501
12.6.1 熔融碳酸盐电池的结构与原理 501
12.6.2 熔融碳酸盐燃料电池技术发展概况 503
12.7 固体氧化物燃料电池 504
12.7.1 高温固体氧化物燃料电池 505
12.7.2 低温固体氧化物燃料电池 507
12.8 燃料电池发展前景 511
第13章 电化学电容器 517
13.1 概述 517
13.1.1 发展简史 517
13.1.2 特性 518
13.2 原理 520
13.2.1 贮能机理 520
13.2.2 电化学电容器工作原理 522
13.3 组成和结构 523
13.3.1 电化学电容器单体 523
13.3.2 电化学电容器组 526
13.4 分类 528
13.5 电极 529
13.5.1 碳电极 530
13.5.2 RuO2电极 531
13.5.3 其他金属化合物电极 535
13.5.4 导电聚合物电极 536
13.6 性能参数 536
13.6.1 电容量 536
13.6.2 额定电压 536
13.6.3 浪涌电压 537
13.6.4 额定电流 537
13.6.5 最大脉冲电流 537
13.6.6 最大贮能 537
13.6.7 比能量 537
13.6.8 比功率 537
13.6.9 内阻 538
13.6.10 漏电流 539
13.6.11 工作温度范围 539
13.6.12 循环寿命 539
13.6.13 自放电 539
13.7 技术水平 541
13.8 应用 546
13.9 发展前景 550
第14章 氧化还原液流电池 555
14.1 概述 555
14.1.1 发展简史 555
14.1.2 特性与用途 556
14.2 工作原理 557
14.2.1 电化学原理 557
14.2.2 工作原理 558
14.3 结构和制造 558
14.3.1 电堆 558
14.3.2 电解液 560
14.3.3 循环泵 563
14.4 发展前景 563
附录 化学电源常用名词术语中英文对照 568