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第一章 化学电源总论1

第一节 概述1

一、化学电源及其特点1

二、电池及其分类2

第二节 电池的基本组成及其特性6

一、电极6

二、电解质8

三、隔膜13

四、电池槽和盖15

第三节 蓄电池热力学基础17

一、概述17

二、电动势及其计算22

三、热效应25

四、电化当量和电池容量26

第四节 蓄电池反应的动力学基础28

一、电极极化与超电势28

二、电极反应过程的特征29

三、电化学反应的基本动力学参数30

四、浓差极化32

第五节 电池的主要性能参数33

一、电池容量和比容量33

二、电池的电压34

三、电池能量和比能量35

四、电池的输出功率和比功率37

五、电池内阻38

六、电池寿命38

七、充电效率39

八、自放电和荷电保持能力39

参考文献39

第二章 铅酸蓄电池理论基础和通性41

第一节 铅酸蓄电池的演变41

第二节 产品的分类和特点42

第三节 铅酸蓄电池的理论基础44

一、铅酸蓄电池热力学基础44

二、热效应50

三、铅酸蓄电池反应物质的电化当量51

四、铅酸蓄电池电池理论比容量53

五、铅酸蓄电池反应的动力学基础53

第四节 铅酸蓄电池额定容量55

一、容量的含义55

二、额定容量55

三、影响蓄电池放电容量的主要因素56

四、电池容量的变化规律57

第五节 铅酸蓄电池寿命边值条件57

第六节 铅酸蓄电池充电特性58

一、充电反应过程58

二、恒电流充电59

三、充电过程电解液浓度和温度的变化59

四、恒电压充电60

五、充电电流对充入电量的影响60

六、混合型充电60

七、脉冲充电61

第七节 铅酸蓄电池快速充电61

一、马斯电池充电定律61

二、快速充电62

第八节 阀控密封式铅酸蓄电池中的反应64

一、电池主反应64

二、电池副反应65

三、充电和过充电反应66

参考文献67

第三章 铅酸蓄电池设计和制造68

第一节 电池容量计算68

一、电池理论容量68

二、活性物质利用率69

三、正、负极活性物质之间的关系71

四、湿铅膏、干铅膏和活性物质之间的关系71

五、活性物质跟板栅之间的关系71

六、极板容量的计算71

七、电池容量变换经验公式72

第二节 隔板和隔膜74

一、隔膜的作用74

二、隔膜厚度与压力的关系74

三、隔膜孔率与压力的关系75

四、隔膜吸酸量与压力的关系75

第三节 电解液量的计算76

一、电池放电反应需要的酸量76

二、极群吸酸量77

第四节 板栅和铅零件79

一、板栅的结构形式79

二、板耳位置的影响80

三、筋条截面形状80

四、活性物质与板栅之间的比率81

五、板栅设计实例81

六、市售电动车电池极板83

七、连接条和极柱83

第五节 限压阀和电池槽盖84

一、限压阀的作用84

二、限压阀的技术要求84

三、限压阀的结构形式84

四、限压阀帽材料选择85

五、电池槽和盖85

第六节 电池设计参数举例86

一、基本参数86

二、设计计算87

三、6DZM10电池物料衡算88

第七节 铅酸蓄电池用主要原材料88

一、铅88

二、铅合金90

三、硫酸93

四、活性物质添加剂95

五、隔板98

六、电池槽和盖100

七、密封材料100

第八节 板栅制造101

一、板栅浇铸101

二、拉网式板栅102

三、板栅的质量要求103

第九节 铅粉制造及其技术特性104

一、铅粉制造104

二、铅粉的技术指标104

第十节 合铅膏105

一、铅膏配方的选择105

二、铅膏视密度及其对电池性能的影响106

三、铅膏的相组成106

第十一节 极板涂膏、固化和干燥107

一、涂膏107

二、固化和干燥107

第十二节 极板化成109

一、化成过程中的反应109

二、化成槽电解液浓度、温度和槽压的变化110

三、极板组分在化成过程中的转化110

四、电解槽化成（外化成）111

五、电池化成（内化成）113

第十三节 电池组装与初充电113

一、电池组装工艺流程113

二、注酸和初充电115

参考文献116

第四章 富液式铅酸蓄电池118

第一节 起动型铅酸蓄电池118

一、电池使用特点和要求118

二、电池设计对策118

三、起动型铅酸蓄电池的进步和发展119

四、起动型铅酸蓄电池的型号和规格120

五、起动型铅酸蓄电池主要性能和测试方法121

六、电池性能特点123

七、使用与维护124

八、寿命和失效模式124

九、摩托车用铅酸蓄电池125

第二节 牵引型铅酸蓄电池127

一、电池使用和设计特点127

二、电池命名规定和规格型号128

三、主要性能要求134

四、使用与维护134

五、寿命和失效模式135

第三节 固定型铅酸蓄电池135

一、设计与性能特点135

二、电池的规格和型号136

三、电池的技术要求和考核标准139

四、电池使用与维护140

五、寿命和失效模式140

第四节 储能铅酸蓄电池141

一、铅酸蓄电池储能系统的优点141

二、储能电池的特点和要求142

三、储能电池在电力系统的应用实例142

第五节 铁路内燃机车及电力机车用铅酸蓄电池143

一、型号命名含义143

二、型号规格144

三、蓄电池性能和要求144

参考文献146

第五章 AGM阀控密封式铅酸蓄电池147

第一节 阀控密封式铅酸蓄电池的充电特性147

一、充电反应的变化147

二、饱和度对充电状态的影响147

三、合理调整过充电量148

第二节 阀控密封式铅酸蓄电池的并联充电148

一、并联充电过程中的电流分配149

二、并联充电过程中的电压变化150

三、并联充电对电池均匀性的影响150

第三节 阀控密封式铅酸蓄电池的放电特性152

一、放电反应152

二、恒电流放电过程中的电压变化152

三、放电过程中电池的电解液浓度和温度变化152

四、过放电153

五、自放电153

六、并联放电153

第四节 电池内阻与大电流放电能力154

一、欧姆内阻对电池电压降的影响154

二、电池欧姆内阻的组成155

三、改善电池大电流放电能力的途径155

第五节 电池内阻及其测定方法156

一、蓄电池内阻的组成156

二、直流法测电池欧姆内阻156

三、交流法测电池内阻156

四、用电导测试仪测电池内阻（电导）157

第六节 铅酸蓄电池内阻跟容量（荷电态）的关系157

一、开口式铅酸蓄电池交流阻抗测试结果157

二、阀控密封式铅酸蓄电池交流阻抗测试结果158

三、阀控密封式铅酸蓄电池电导测试结果158

四、铅酸蓄电池内阻的变化规律159

五、密封铅酸蓄电池的电导与放电容量的相关性159

第七节 开路电压与放电容量的关系161

一、新的阀控密封式铅酸蓄电池开路电压与放电容量161

二、VRLA电池循环过程中的开路电压与放电容量162

三、间断放电过程中的开路电压与放电容量162

第八节 阀控密封式铅酸蓄电池荷电态在线诊断技术163

一、荷电态的含义163

二、电导（内阻）测量法164

三、电池内阻和开路电压差联合法164

四、固定时间放电法164

五、电化学反应内阻与双层电容乘积法165

六、交流阻抗参数法166

七、CDF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168

十、电池荷电态和健康状态在线诊断研究工作小结168

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169

三、浮充电压均匀性的启示169

四、浮充电流反映蓄电池组的健康状况170

五、判断原则和对策170

第十节 固定型阀控密封式铅酸蓄电池170

一、电池使用特点和采取的设计措施170

二、产品型号171

三、产品主要性能要求173

四、电池失效模式174

五、固定型阀控密封式铅酸蓄电池的市场动态174

第十一节 储能用阀控密封式铅酸蓄电池175

一、风能蓄电系统的开发目标和技术要求175

二、储能电池名称、型号、规格176

三、储能电池性能和要求176

四、胶体电池是当前储能系统的宠儿178

五、储能电池市场分析179

参考文献179

第六章 动力型阀控密封式铅酸蓄电池182

第一节 动力型铅酸蓄电池现状182

一、动力型铅酸蓄电池使用概况182

二、改进提高正在使用的VRLA蓄电池183

三、开发新型结构的密封式铅酸蓄电池184

第二节 动力型密封式铅酸蓄电池充电技术189

一、充电技术是影响电动车电池使用寿命的首要因素189

二、一些电动车用充电器的充电过程191

第三节 蓄电池组的均匀性192

一、对电动助力车电池组均匀性的要求及其表述方法192

二、单格电池的均匀性193

三、蓄电池组的均匀性194

四、循环寿命试验中蓄电池组均匀性的变化194

第四节 电动车电池深放电195

一、深放电试验195

二、深放电结果195

三、电池容量恢复能力196

四、深放电循环对放电容量的影响196

五、深放电循环对电池均匀性的影响197

第五节 电动自行车用铅酸蓄电池组的过放电198

一、过放电试验方法198

二、6DZM10电池的过放电试验数据198

三、过放电量及其影响因素199

四、电池组开路电压的变化199

五、蓄电池组放电终止电压均匀性的变化199

六、过放电恢复能力200

七、过放电对电池寿命的影响200

第六节 电动车电池配组和使用寿命200

一、电动车电池的当前水平200

二、电动车电池配组的效果201

第七节 电动车电池失效模式和失效机理202

一、电池容量不足，车子跑的路程短203

二、电池容量衰减快，使用寿命短203

三、电池均匀性劣化204

四、电池严重硫酸盐化205

五、热失控与电池“鼓肚子”206

六、电压很高容量不足206

七、电池贮存期间电压下降很快206

八、电池漏液206

第八节 电动车电池容量和寿命考核207

一、电池容量207

二、电池寿命及其考核方式207

三、大电流放电性能210

参考文献210

第七章 胶体电池213

第一节 胶体电池的发展历程213

第二节 胶体电解质的制造工艺213

一、硅溶胶的制造214

二、硅凝胶的制备216

三、胶体电解质添加剂217

第三节 胶体电解质的性质及其影响因素218

一、影响凝胶时间的因素218

二、SiO2含量对胶液导电性的影响219

三、SiO2含量对胶液触变性能的影响219

四、硫酸浓度对胶体电解液性能的影响219

五、钠离子对凝胶状态的影响220

第四节 胶体电解液的灌注220

一、直接灌注法220

二、先酸后胶法220

三、放电加胶法221

四、两步加胶法221

第五节 胶体电池设计和制造221

一、隔板的选择221

二、调整极群装配比222

三、降低电池内阻223

四、调整板栅和活性物质重量的比例223

五、颗粒SiO2胶体电池223

第六节 胶体电池的特性223

一、密封工作原理和气体复合效率223

二、放电容量223

三、自放电速度224

四、电池寿命224

五、电池内阻和大电流放电能力225

六、耐深放电能力225

七、抗电液分层能力较强225

八、浮充电流与电池失水225

九、充电过程中的热效率226

十、低温特性226

参考文献226

第八章 锂离子电池228

第一节 概况228

第二节 锂离子电池工作原理及分类229

一、工作原理229

二、锂离子电池的分类及选型230

第三节 锂离子电池结构和制造工艺231

一、结构形式231

二、制造工艺233

第四节 锂离子电池基本材料234

一、正极材料234

二、负极材料238

三、电解质241

四、隔膜材料244

五、添加剂245

第五节 电池性能及其影响因素245

一、锂离子电池的综合评价245

二、锂离子电池的充放电特性246

三、放电容量及其影响因素247

四、循环寿命250

五、自放电速率和电池贮存性能251

六、比能量和比功率252

七、电池内阻255

第六节 锂离子电池的安全性和使用注意事项255

一、锂离子电池的安全性问题255

二、电池设计采用的安全措施257

三、使用注意事项257

参考文献257

第九章 镉镍蓄电池260

第一节 镉镍电池的分类和型号260

一、镉镍电池分类260

二、镉镍电池的型号和标志261

第二节 工作原理262

一、氧化镍电极工作原理262

二、镉电极的反应机理263

三、密封镉镍电池工作原理264

第三节 电极的制造265

一、烧结式极板的制造265

二、非烧结式极板的制造276

第四节 镉镍电池的结构和制造280

一、镉镍袋式碱性蓄电池280

二、开口镉镍烧结式碱性蓄电池281

三、镉镍密封碱性蓄电池283

第五节 镉镍电池的性能285

一、充放电特性285

二、活性物质利用率286

三、自放电特性287

四、寿命287

五、耐过充、过放能力288

六、内阻288

七、温度特性289

八、记忆效应289

第六节 使用与维护289

一、充放电制度290

二、电池活化290

三、电解液更换291

参考文献291

第十章 金属氢化物／镍电池292

第一节 MH-Ni电池命名和工作原理292

一、电池的基本组成和结构292

二、MH-Ni电池命名和型号293

三、充放电反应298

四、过充电和过放电反应298

第二节 MH-Ni电池特性及其影响因素299

一、电池充电特性299

二、电池放电特性303

三、电池容量304

四、电池循环寿命305

五、温度特性309

六、电池贮存和自放电特性311

七、电池内阻312

八、电池的比能量313

九、电池的比功率314

十、可恢复的记忆效应315

第三节 镍电极的特性及其制备316

一、工作原理316

二、镍电极性能及制备317

第四节 金属氢化物电极性能及制备320

一、工作原理320

二、贮氢合金应具备的条件321

三、贮氢合金的类型321

四、贮氢合金的改性处理323

第五节 MH-Ni电池的应用和市场动态324

一、小型便携式电器市场上的MH-Ni电池324

二、电动自行车用MH-Ni电池325

三、电动汽车用MH-Ni电池325

四、混合型电动车用MH-Ni电池327

第六节 MH-Ni电池开发动向329

一、MH-Ni电池的进步和开发目标329

二、镍电极的研究动向330

三、贮氢合金的研究动向330

参考文献331

第十一章 锌镍蓄电池333

第一节 概述333

第二节 电化学反应原理334

第三节 电池组分335

一、锌电极335

二、镍电极338

三、隔膜341

四、电解液341

第四节 电池结构设计343

一、密封电池343

二、电池组设计与包装345

第五节 电池放电特性346

一、倍率性能347

二、温度对性能的影响349

三、电池的均匀性349

四、恢复349

五、荷电能力349

六、循环寿命350

七、记忆效应351

第六节 充电特性352

一、快速充电352

二、慢充电353

三、充电终止353

四、过充电354

五、充电过程中电池的均匀性354

第七节 锌镍电池应用354

一、适用温度与环境因素355

二、电动自行车与电动摩托车355

三、深循环应用355

四、混合动力电动车与纯电动车355

五、备用电源356

六、军事用途356

第八节 搬运与贮存356

一、电池泄气危险356

二、过充电与过放电保护356

三、易燃性与易爆性357

四、贮存357

参考文献357

第十二章 锌银蓄电池359

第一节 概述359

一、锌银蓄电池发展概况359

二、锌银蓄电池命名360

第二节 电化学原理与组成361

一、电化学原理361

二、电池构造和组成361

第三节 锌银蓄电池的制造374

一、活性物质的制备374

二、隔膜预处理376

三、正极板的制造377

四、负极板的制造379

五、单体电池装配380

六、电解液的配制382

第四节 锌银蓄电池的性能和寿命383

一、性能383

二、寿命384

第五节 用途386

参考文献386

第十三章 超级电容器387

第一节 概况387

一、发展简史387

二、现状简介387

三、用途388

第二节 分类389

第三节 超级电容器等效模型、基本原理和结构390

一、等效模型390

二、基本原理390

三、结构392

第四节 性能参数及测量393

一、容量393

二、内阻395

三、漏电流396

四、自放电397

五、能量、功率397

六、寿命398

第五节 制造工艺398

一、制浆398

二、极片制造398

三、组装399

第六节 实用设计400

一、设计原则400

二、主要原材料标准和要求400

三、超级电容器的组合403

四、单元设计实例405

第七节 超级电容器与蓄电池的混合动力源406

第八节 使用注意事项409

参考文献409

第十四章 铅酸蓄电池与环境保护411

第一节 铅酸蓄电池使用过程中对环境的影响411

一、传统的富液式铅酸蓄电池411

二、阀控密封式铅酸蓄电池411

第二节 铅酸蓄电池生产过程中对环境的影响412

第三节 铅酸蓄电池生产厂的三废治理413

一、废气413

二、废水414

三、废渣414

第四节 铅回收过程中对环境的影响414