化學電源：原理、技術(shù)與應(yīng)用

定　價：￥68.00

作　者：	陳軍，陶占良，茍興龍編著
出版社：	化學工業(yè)出版社
叢編項：
標　簽：	化學實驗

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ISBN：	9787502570965	出版時間：	2006-01-01	包裝：	膠版紙
開本：	小16開	頁數(shù)：	495	字數(shù)：

內(nèi)容簡介

　　本書論述了化學電源的原理、技術(shù)及應(yīng)用，重點介紹了化學電源理論研究和工藝技術(shù)的最新成果、進展狀況及發(fā)展趨勢。全書共九章，包括化學電源概論、鋅錳電池、鋅銀電池、鉛酸蓄電池、堿性蓄電池、金屬空氣電池、鋰電池、燃料電池和其他電池。本書內(nèi)容全面系統(tǒng)，概念清晰，說理透徹，圖文并茂。本書可作為化學、化工、材料、能源、環(huán)境等專業(yè)本科生和研究生的參考書，也可供從事化學電源研究開發(fā)和生產(chǎn)的科技人員閱讀，此外，還可為科技和政府的管理人員及各層次的化學電源愛好者提供參考。本書前言前言化學電源又稱電池，是將物質(zhì)的化學能通過電化學氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置或系統(tǒng)?；瘜W電源對人們來說并不陌生，手電筒、電動玩具、隨身聽、照相機、手機、遙控器、攝像機、電動工具、摩托車、汽車、機車、飛機、輪船、坦克、軍艦、潛艇、導彈、衛(wèi)星等都需要電池。化學電源具有能量轉(zhuǎn)換效率高、能量密度高、無噪聲污染、可任意組合、可隨機移動等特點，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、文教、衛(wèi)生、國防和科學研究等各個領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著重要的作用。化學電源是具有戰(zhàn)略意義的軍民兩用技術(shù)，且隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)的飛速發(fā)展，將顯示出更加重要的作用。化學電源一般有兩種分類方法：一種是以正負極材料和電解質(zhì)進行分類，稱為電池系列分類法，如鋅錳電池、鋅氧化銀電池、鉛酸蓄電池、氫鎳電池、鋰離子電池、氫氧燃料電池等；另一種是以電池的工作性質(zhì)和使用特征進行分類，如原電池（又稱干電池或一次電池）、蓄電池（二次電池）、貯備電池和燃料電池。這些電池體系的電化學反應(yīng)原理、電池設(shè)計、所用原材料、制造工藝及裝配乃至最終產(chǎn)品的使用等各不相同，均有其獨特的性能，也有各自的優(yōu)缺點。因而應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。目前市場上常見的化學電源有鋅錳電池、鉛酸蓄電池、鎘鎳電池、金屬氫化物鎳電池和鋰離子電池。近年來，由于電子信息技術(shù)的突飛猛進，迫切要求電池小型化、輕便化；環(huán)境保護要求的高漲，迫切需求新型綠色電池取代含汞和含鎘的電池，也迫切需求新型高性能電池作為電動汽車的動力，以消除汽油車所造成的嚴重大氣污染；天然能源資源的日趨耗竭則迫切要求發(fā)展新型高效清潔能源。無汞堿性鋅錳電池、金屬氫化物鎳電池、鋰離子電池、燃料電池等是21世紀理想的綠色環(huán)保化學電源。金屬氫化物鎳電池用儲氫合金材料取代鎘，消除了對環(huán)境的污染，同時具有高倍率放電及快速充電的能力，人們稱這種電池為綠色環(huán)保電池。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和人們生活水平的提高，鋰離子電池制造技術(shù)的進步和電池成本的下降，大大加快了現(xiàn)代移動通訊和家用電器的發(fā)展速度，并促進了國防軍工、電信技術(shù)的發(fā)展。燃料電池是一種高效、安靜、對環(huán)境友好的發(fā)電裝置，它可以直接將貯存在燃料和氧化劑中的化學能轉(zhuǎn)化為電能。在環(huán)境與能源備受人們關(guān)注的今天，燃料電池日益受到各國政府和科技人員的重視，近年來在突破多項關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，燃料電池已逐步得到廣泛應(yīng)用。質(zhì)子交換膜燃料電池是未來電動汽車、潛艇的最佳候選電源，且可廣泛用作通信中型站后備電源、移動式電源、家用電站、單兵電源，并且可用于航天、航空、水下領(lǐng)域，產(chǎn)品投資收益大，具有廣闊的市場應(yīng)用前景。從以上不難看出，化學電源不僅在現(xiàn)代軍事武器和裝備中，而且在國民經(jīng)濟和全球環(huán)境保護等各領(lǐng)域中都有著極其重要的地位和作用。隨著生產(chǎn)力與科學技術(shù)的快速發(fā)展，化學電源的性能不斷得到提高，化學電源的原理、技術(shù)及應(yīng)用也促進了電池的研發(fā)。一方面，在實際生產(chǎn)與應(yīng)用中，原來化學電源的性能得到進一步改進；另一方面，新的化學電源又在不斷被研制?；瘜W電源的發(fā)展方興未艾、前景光明，特別是進入21世紀來，不論是在國內(nèi)，還是在國外，化學電源均被公認為優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)，并同信息、能源、環(huán)保等重大領(lǐng)域緊密相連，從而極大地推動了“綠色”社會的發(fā)展，其意義深遠重大。因此，將國內(nèi)外關(guān)于化學電源原理、技術(shù)及應(yīng)用方面的研究成果融入一書，進行綜合分析與論述，必將促進我國化學電源，特別是新型化學電源的研究、開發(fā)與應(yīng)用。新型化學電源的研究與開發(fā)涉及到電化學體系的反應(yīng)機理、電極材料、電極制作、電極行為、電池結(jié)構(gòu)、電池裝配、電池檢測等諸多方面，因而，新型化學電源的研發(fā)需要多學科知識交叉融合。編著者所在的南開大學新能源材料化學研究所已有多年新型化學電源的教學實踐，適逢南開百年及南開大學建校85周年，為了更加適應(yīng)教學、科研與生產(chǎn)的需要，并反映當前化學電源的發(fā)展水平，編著者通過閱讀及總結(jié)國內(nèi)外最新電池科技進展，進行了此書的編寫。本書在闡明化學電源基本概念和基本原理的基礎(chǔ)上，全面敘述了傳統(tǒng)電池的原理和制造技術(shù)，并系統(tǒng)地介紹了各類新型化學電源的結(jié)構(gòu)、性能和制造工藝。全書共分九章，依次為：化學電源概論，鋅錳電池，鋅銀電池，鉛酸蓄電池，堿性蓄電池，金屬空氣電池，鋰電池，燃料電池，其他電池。本書是受化學工業(yè)出版社之約而編寫，并得到教育部、科技部、國家自然科學基金委員會和南開大學的支持，在此深表感謝。在編寫過程中，課題組許煒、郭兵、徐麗娜、張國英、黎曉霞、張紹巖、程方益、張淑娜、蔡鋒石等同志參加了校對工作，在此亦表示感謝。同時，對給予本書以啟示及參考的文獻作者及多功能信息網(wǎng)絡(luò)予以致謝?？萍及l(fā)展日新月異，文獻浩如煙海，難以全面收集與一一標明，再則由于編著者水平有限，書中定有疏漏與不妥之處，敬請專家與讀者予以批評指正。

作者簡介

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圖書目錄

第1章化學電源概論1
11化學電源的組成和表示方法1
111構(gòu)成電池的必要條件1
112化學電源的組成3
113表示方法與命名13
12化學電源的分類14
121按電池系列分類14
122按電池的工作性質(zhì)及使用特征分類14
13化學電源的工作原理17
14電池的電動勢和電極電勢18
141電池的電動勢18
142電極電勢20
15實際電極過程22
151電化學可逆過程22
152電極的極化與超電勢23
153極化作用的分類24
154交換電流密度26
155金屬的鈍化28
156金屬的自溶28
16化學電源中的多孔電極30
161多孔電極的特點30
162多孔電極行為32
163多孔電極的分類32
17化學電源的性能33
171電壓33
172電池的內(nèi)阻34
173電池的容量和比容量35
174電池的能量和比能量39
175電池的功率與比功率43
176電池的貯存性能和循環(huán)壽命43
177化學電源一般特性的表征方法45
18化學電源的發(fā)展與展望46
181化學電源的發(fā)展簡史46
182電池的發(fā)展規(guī)律49
18321世紀化學電源展望50
參考文獻53
第2章鋅錳電池54
21鋅錳電池的種類及命名方法54
211鋅錳電池的種類54
212鋅錳電池的型號及命名方法54
22糊式鋅錳電池55
221糊式鋅錳電池的結(jié)構(gòu)55
222鋅錳干電池的工作原理56
223鋅錳電池的主要電性能62
224影響鋅錳電池性能的主要因素66
225鋅錳干電池的主要原材料73
226傳統(tǒng)糊式鋅錳電池的生產(chǎn)工藝75
227特點與用途78
23紙板鋅錳電池78
231銨型紙板鋅錳電池79
232鋅型紙板電池81
233積層式鋅錳電池83
24堿性鋅錳電池85
241一次堿性鋅錳電池85
242可充堿性鋅錳電池91
25鋅錳電池的現(xiàn)狀與展望93
251鋅錳電池的現(xiàn)狀93
252展望94
參考文獻96
第3章鋅銀電池99
31概述99
32鋅銀電池的電化學原理及類型99
321電化學原理99
322類型101
33鋅電極104
331鋅的陽極鈍化104
332鋅的陰極還原過程106
34氧化銀電極107
341充放電特性107
342氧化銀電極的自放電109
35鋅銀電池的生產(chǎn)工藝110
351鋅電極的制造110
352銀電極的制造112
353隔膜的處理114
354電解液濃度與用量的選擇116
355電池的裝配117
36鋅銀電池的性能118
361充放電性能118
362鋅銀電池的壽命120
37鋅銀電池的特點與用途122
參考文獻124
第4章鉛酸蓄電池126
41概述126
42鉛酸蓄電池的型號與分類127
421產(chǎn)品型號的含義127
422鉛酸蓄電池的分類128
43鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu)129
431正、負極板130
432電解液130
433隔板和電池槽131
44工作原理131
45電池的電動勢及溫度系數(shù)132
451電池電動勢的計算132
452電池電動勢的溫度系數(shù)135
46鉛硫酸水溶液的電勢ph圖135
461電勢ph圖及相關(guān)的反應(yīng)136
462電勢ph圖的應(yīng)用138
47板柵139
471板柵的作用139
472對板柵材料的要求140
473鉛合金材料141
474復合材料146
475其他板柵材料146
476板柵的構(gòu)型147
48鉛酸蓄電池的正極148
481正極活性物質(zhì)二氧化鉛的晶型結(jié)構(gòu)及其性能148
482兩種晶型的形成條件和轉(zhuǎn)變150
483正極充放電機理150
484正極活性物質(zhì)的性能變化152
485正極活性物質(zhì)添加劑152
486正極板柵的腐蝕154
49鉛酸蓄電池的負極156
491溶解沉淀機理156
492鉛電極的鈍化156
493鉛負極的自放電157
494負極添加劑157
410隔板和電池槽160
4101隔板160
4102電池槽及其密封技術(shù)162
4103鉛酸蓄電池的其他零部件162
411鉛酸蓄電池的生產(chǎn)工藝163
4111板柵鑄造163
4112生極板的制造165
4113極板的化成167
4114鉛酸蓄電池的組裝170
412鉛酸蓄電池的性能170
4121電池的內(nèi)阻170
4122充放電特性171
4123電池的容量173
4124荷電保持能力174
4125鉛酸蓄電池的耐久能力175
4126鉛酸蓄電池的失效模式175
413鉛酸蓄電池的使用和維護176
414免維護鉛酸蓄電池178
4141概述178
4142工作原理179
4143閥控式密封電池的兩類技術(shù)180
4144vrla電池的新穎結(jié)構(gòu)182
415鉛酸蓄電池的發(fā)展方向184
參考文獻185
第5章堿性蓄電池187
51鎘鎳電池187
511概述187
512分類與命名187
513工作原理190
514鎘鎳袋式堿性蓄電池194
515開口鎘鎳燒結(jié)式堿性蓄電池195
516鎘鎳密封堿性蓄電池200
52氫鎳及金屬氫化物鎳蓄電池205
521氫鎳蓄電池205
522金屬氫化物鎳蓄電池211
53其他堿性蓄電池238
531鐵鎳蓄電池238
532鋅鎳蓄電池239
參考文獻245
第6章金屬空氣電池247
61鋅空氣電池247
611概述247
612鋅空氣電池的分類248
613電池的型號及命名249
614電化學原理250
615鋅空氣電池的結(jié)構(gòu)251
616空氣電極252
617鋅電極256
618電池生產(chǎn)工藝256
619主要性能及其影響因素260
6110特點與用途262
6111幾種典型的鋅空氣電池264
6112鋅空氣電池的研究進展與前景268
62其他金屬空氣電池278
621mh空氣二次電池278
622鎂空氣電池279
623鋁空氣電池280
624鎘空氣電池283
625鐵空氣電池283
參考文獻285
第7章鋰電池288
71概述288
72鋰電池的分類290
721鋰一次電池292
722鋰離子二次電池297
73鋰離子電池正極材料298
731鋰鈷氧化物301
732鋰鎳氧化物305
733鋰錳氧化物308
734livo系化合物313
7355v正極材料及多陰離子正極材料315
736其他正極材料318
74鋰離子電池負極材料319
741金屬鋰負極材料320
742炭負極材料321
743合金類負極材料336
744氮化物負極材料339
745氧化物負極材料340
746過渡金屬磷族化合物負極材料343
75電解質(zhì)345
751概述345
752液體電解質(zhì)346
753固體電解質(zhì)及熔鹽電解質(zhì)351
76聚合物鋰離子電池354
761聚合物鋰離子電池的分類355
762聚合物鋰離子電池的性能355
763聚合物鋰離子電池的發(fā)展356
764聚合物電解質(zhì)359
765聚合物正極材料373
766新型聚合物鋰離子電池382
77隔膜及黏結(jié)劑384
771隔膜的性能384
772隔膜的性能表征385
773隔膜的制備方法387
774黏結(jié)劑388
78鋰離子電池的制造389
781鋰離子電池的結(jié)構(gòu)389
782液體鋰離子電池的生產(chǎn)391
783聚合物鋰離子電池的生產(chǎn)392
784鋰離子電池的化成和分選393
79鋰離子電池的使用和維護394
參考文獻395
第8章燃料電池401
81燃料電池與原電池、蓄電池的區(qū)別402
82燃料電池的特點404
83燃料電池的分類405
84燃料電池的發(fā)展簡史406
85堿性燃料電池408
851原理408
852結(jié)構(gòu)409
853應(yīng)用412
86磷酸燃料電池415
861概述415
862pafc的結(jié)構(gòu)材料416
863應(yīng)用418
87熔融碳酸鹽燃料電池419
871概述419
872mcfc的結(jié)構(gòu)420
873應(yīng)用424
88固體氧化物燃料電池425
881概述425
882sofc的結(jié)構(gòu)426
883應(yīng)用430
89質(zhì)子交換膜燃料電池431
891概述431
892pemfc部件433
893應(yīng)用439
810直接甲醇燃料電池446
8101工作原理446
8102結(jié)構(gòu)448
8103應(yīng)用450
811其他燃料電池453
8111再生型燃料電池453
8112微生物燃料電池454
參考文獻456
第9章其他電池459
91鎂電池459
911概述459
912鎂二次電池材料461
913鎂二次電池的開發(fā)470
914展望471
92其他新穎二次電池472
921納米碳纖素電池472
922質(zhì)子電池473
93熱電池473
931概述473
932特點及分類474
933組成與結(jié)構(gòu)475
934 工作原理476
935不同熔融鹽電化學體系476
936熱電池的使用和維護480
94鈉硫電池481
941概述481
942工作原理482
943導電陶瓷隔膜483
944發(fā)展趨勢484
95zebra電池(nanicl2電池)485
96固體電解質(zhì)電池487
961概述487
962離子導電機理488
963常溫型固體電解質(zhì)電池489
97貯備電池491
971概述491
972典型貯備電池492
參考文獻494