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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