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第1章 绪论 1

1.1 化学电源发展现状 1

1.2 化学电源设计概述 2

1.2.1 化学电源设计的含义 2

1.2.2 化学电源设计分类 2

1.2.3 化学电源设计定位 3

1.2.4 化学电源设计的评价 3

1.2.5 化学电源设计的地位和作用 4

第2章 化学电源概述 5

2.1 化学电源的组成 5

2.1.1 电极 5

2.1.2 电解质 6

2.1.3 隔膜 7

2.1.4 外壳 7

2.2 电池的分类 8

2.3 化学电源的工作原理 8

2.4 化学电源的基本性能 9

2.4.1 原电池的电动势 9

2.4.2 电池的开路电压 10

2.4.3 电池的工作电压 10

2.4.4 电池的内阻 11

2.4.5 电池的容量 12

2.4.6 电池的能量 13

2.4.7 电池的功率 16

2.4.8 电池的贮存性能 17

2.4.9 电池的寿命 18

第3章 化学电源设计中的相关理论 20

3.1 化学电源中的电传导 20

3.1.1 电子导体的导电机理 21

3.1.2 电解质溶液概述 23

3.2 法拉第定律及其应用 30

3.2.1 法拉第定律 30

3.2.2 二次电池充电时的电量（流）效率——充电效率 31

3.2.3 电池放电时的电量效率——活性物质的利用率 32

3.2.4 法拉第在容量设计中的应用 32

3.2.5 法拉第定律在电池串联组合中的应用 33

3.3 电化学热力学基础 34

3.3.1 可逆电池 34

3.3.2 可逆电极 36

3.3.3 电极-pH图 39

3.4 电化学动力学基础 42

3.4.1 不可逆的电极过程 42

3.4.2 金属的阳极过程 47

3.5 电池设计中的表界面现象与应用 52

3.5.1 表界面的含义与分类 52

3.5.2 液体表面 54

3.5.3 固体表面 55

3.5.4 高分散体系的表面能 57

3.5.5 固-液界面现象 57

3.5.6 电极／溶液界面的双电层现象 60

3.6 电池组合原理 61

3.6.1 电池的串联 61

3.6.2 电池的并联 61

3.6.3 电池的复联（串并联） 62

第4章 化学电源设计过程 64

4.1 电池设计的终极目标与实现 64

4.1.1 电池设计的终极目标 64

4.1.2 电池设计终极目标的实现 64

4.2 电池设计的基本程序 65

4.2.1 综合分析 66

4.2.2 性能设计 66

4.2.3 结构设计 67

4.2.4 安全性设计 70

4.3 电池设计前的准备 70

4.3.1 材料来源 71

4.3.2 电池特性的决定因素 71

4.3.3 电池性能 82

4.3.4 工艺方面的准备 83

4.4 电池设计的一般步骤 85

4.4.1 确定组合电池中单体电池数目、工作电压和工作电流密度 85

4.4.2 计算电极总面积和电极数目 85

4.4.3 电池容量计算 85

4.4.4 计算电池正、负极活性物质的用量 86

4.4.5 电池正负极的平均厚度 87

4.4.6 隔膜材料的选择与厚度、层数的确定 88

4.4.7 电解液的浓度与用量的确定 88

4.4.8 确定电池的装配松紧度及单体电池容器尺寸 88

第5章 化学电源的隔膜及壳体材料 90

5.1 常规电池用隔膜材料 90

5.1.1 概述 90

5.1.2 铅酸电池隔板 93

5.1.3 碱性蓄电池隔膜 96

5.1.4 锂离子电池隔膜 101

5.2 化学电源的壳体材料选择 105

5.2.1 化学电源对壳体材料的基本要求 105

5.2.2 常用电池的壳体材料 107

5.2.3 选用蓄电池壳体材料的原则 110

第6章 各类电池设计举例 112

6.1 铅酸蓄电池设计 112

6.1.1 电动自行车电池设计 112

6.1.2 启动型铅酸电池设计 120

6.1.3 牵引用铅蓄电池设计 122

6.1.4 阀控式密封铅酸电池设计中的若干问题 127

6.1.5 铅蓄电池设计计算中的若干问题 142

6.2 镉镍电池设计 162

6.2.1 电池性能设计 163

6.2.2 电池结构参数设计 164

6.3 锌银电池的设计与计算 166

6.3.1 电压设计 166

6.3.2 容量设计 167

6.3.3 单体电池的结构设计 167

6.3.4 极板组厚度的计算及装配松紧度的选择 169

6.3.5 在给定单体电池壳内电池结构参数的计算 170

6.3.6 电解液的设计 170

6.4 圆柱形单体镍氢电池设计 171

6.4.1 设计举例之一 171

6.4.2 设计举例之二 172

6.5 圆柱形锌锰电池设计计算中的若干问题 174

6.5.1 中性锌锰电池正负极的理论容量及其利用率 174

6.5.2 中性电池正极电芯粉的配比 176

6.5.3 纸板电池电解液的确定 183

6.5.4 碱锰电池中的若干问题 185

6.5.5 干电池的爬液及解决方法 188

6.6 锂离子电池设计 190

6.6.1 锂离子电池设计概述 190

6.6.2 影响锂离子电池设计的相关因素 190

6.6.3 锂离子电池设计关键技术 192

6.6.4 设计基本过程 198

6.6.5 软包装锂离子电池设计实例 200

第7章 电池行业的清洁生产 205

7.1 概述 205

7.2 清洁生产的含义与实施 206

7.2.1 清洁生产的含义 206

7.2.2 清洁生产的实施 207

7.2.3 电池行业清洁生产评价指标体系 207

7.3 电池生产过程中“三废”的危害与防治措施 211

7.3.1 锌锰电池系列生产过程中的“三废”危害与防治措施 211

7.3.2 铅酸电池生产过程中的“三废”危害与防治措施 213

7.3.3 镉镍、镍氢电池生产过程中的“三废”危害与防治措施 215

7.3.4 电池污染物控制的有关规定 217

参考文献 218

附录一 固定型阀控密封式铅酸蓄电池（GB/T 19638.2—2005） 219

附录二 起动用铅酸蓄电池产品品种和规格（GB/T 5008.2—2005） 234

附录三 起动用铅酸蓄电池技术条件（GB/T 5008.1—2005） 237

附录四 起动用铅酸蓄电池端子的尺寸和标记（GB/T 5008.3—2005） 246

附录五 蜂窝电话用锂离子电池总规范（GB/T 18287—2000） 248

附录六 原电池 第Ⅰ部分：总则（GB 8897.1—2003） 256