第1章化學電源理論基礎0011.1化學基礎知識0011.1.1原子和原子量0011.1.2分子和分子式0031素符號0051.2溶液與溶液濃度0061.2.1溶液0061.2.2溶解過程0091.2.3溶液的濃度0101.2.4溶液的配制0111.3電解質溶液0121.3.1電解質的種類0121.3.2離子與水分子的作用0131.3.3強電解質溶液的活度0131.3.4電解質溶液的導電0151.4原電池與電池的可逆性0161.4.1氧化還原反應0161.4.2原電池0171.4.3可逆電極0191.4.4電池的可逆性0201.5電極電位與能斯特方程0211.5.1電動勢的形成0211.5.2標準電極電位0241.5.3濃度對電極電位的影響0311.5.4電極電位的能斯特方程0311.5.5電池電動勢的能斯特方程式0321.5.6電極電位的應用0331.6電解與電解定律0351.6.1電解原理0351.6.2分解電壓0361.6.3電極極化0391.6.4電解產物0431.6.5電解定律045習題與思考題046第2章化學電源概論0492.1化學電源的工作原理與組成0492.1.1化學電源的工作原理0492.1.2化學電源的組成0502.1.3化學電源的表示方法0512.2化學電源的分類0522.2.1按電解質(液)的類型分類0522.2.2按活性物質的存在方式分類0522.2.3按電池的特點分類0522.2.4按電池工作性質及儲存方式分類0522.3化學電源的應用與發展0532.3.1化學電源的選擇0532.3.2化學電源的應用0542.3.3化學電源的發展0552.4化學電源的性能0572.4.1電動勢與開路電壓0572.4.2內阻0582.4.3放電電壓與充電電壓0592.4.4容量與比容量0602.4.5能量與比能量0622.4.6功率與比功率0642.4.7效率與壽命0652.4.8儲存性能與自放電0662.5多孔電極理論0672.5.1多孔電極的分類0672.5.2多孔電極的結構特點0672.5.3多孔電極的行為0692.5.4多孔電極過程070習題與思考題075第3章鉛酸蓄電池0763.1概述0763.1.1鉛酸蓄電池的發展史0763.1.2鉛酸蓄電池的分類0783.1.3鉛酸蓄電池的型號編制0793.1.4鉛酸蓄電池的特點0813.2鉛酸蓄電池的構造0813.2.1電極0823.2.2電解液0823.2.3隔板(膜)0843.2.4電池槽0853.2.5排氣栓0863.2.6附件0873.2.7裝配方式0873.3鉛酸蓄電池的工作原理0893.3.1放電過程0893.3.2充電過程0893.3.3蓄電池密封原理0903.4鉛酸蓄電池的性能0923.4.1內阻特性0923.4.2電壓特性0943.4.3容量特性1003.4.4自放電特性1053.4.5壽命特性1093.5鉛酸蓄電池的充電方法1103.5.1恆流充電法1103.5.2恆壓充電法1113.5.3分級恆流充電法1113.5.4先恆流後恆壓充電法1123.5.5限流恆壓充電法1123.5.6快速充電1123.5.7浮充充電1143.6鉛酸蓄電池的運行方式1143.6.1充放電運行方式1143.6.2全浮充運行方式1153.6.3半浮充運行方式1173.7鉛酸蓄電池的失效模式1183.7.1極板硫化1183.7.2內部短路1213.7.3極板反極1223.7.4正極板柵腐蝕1233.7.5失水1243.7.6熱失控1253.7.7負極彙流排腐蝕1263.8鉛酸蓄電池的維護1273.8.1安裝方法1273.8.2充電維護方法1273.8.3日常維護1293.8.4剩餘容量的測量131習題與思考題133第4章堿性蓄電池1354.1鎘鎳蓄電池1354.1.1概述1354.1.2基本組成1374.1.3基本結構1404.1.4工作原理1424.1.5主要性能1444.1.6使用與維護1484.2氫化物鎳蓄電池1534.2.1概述1534.2.2基本結構1544.2.3工作原理與密封原理1594.2.4主要性能1604.2.5使用與維護1634.3鋅銀蓄電池1644.3.1概述1644.3.2基本結構1674.3.3工作原理1684.3.4主要性能1694.3.5使用與維護174習題與思考題180第5章鋰離子電池1825.1概述1825.1.1發展歷史1825.1.2分類與特點1845.1.3應用前景1865.2液態鋰離子電池1875.2.1基本結構1875.2.2工作原理1945.2.3主要性能1955.2.4使用與維護1975.3聚合物鋰離子電池1985.3.1主要特點1985.3.2基本結構1985.3.3主要性能200習題與思考題200第6章燃料電池2026.1燃料電池概述2026.1.1發展歷史2026.1.2主要特點與分類2036.1.3基本組成與工作原理2056.1.4燃料電池繫統2056.2燃料電池的性能2076.2.1電動勢2076.2.2理論效率2086.2.3極化行為2086.2.4實際效率2096.2.5其他性能2096.3堿性燃料電池2106.3.1工作原理2116.3.2基本結構2116.3.3CO2的毒化與吸收2156.4磷酸燃料電池2166.4.1工作原理2176.4.2基本結構2186.4.3PAFC發電繫統2206.4.4工作條件對電池性能的影響2226.5熔融碳酸鹽燃料電池2236.5.1工作原理2246.5.2基本結構2256.5.3MCFC發電繫統2286.5.4工作條件對電池性能的影響2296.6固體氧化物燃料電池2306.6.1工作原理2316.6.2基本結構2326.6.3SOFC電池組2426.6.4SOFC發電繫統2456.7質子交換膜燃料電池2476.7.1工作原理2476.7.2基本結構2486.7.3水與熱的管理2566.7.4電池性能2606.7.5電池繫統2626.7.6應用前景264習題與思考題265第7章一次電池2677.1鋅錳電池2687.1.1工作原理2687.1.2基本構造2707.1.3型號規格2727.1.4主要性能2737.1.5使用維護2767.2鋅氧化銀(原)電池2777.2.1工作原理2777.2.2基本結構2777.2.3工作特性2787.2.4型號尺寸2787.3鋰(原)電池2797.3.1鋰二氧化錳電池2807.3.2鋰二氧化硫電池2837.3.3鋰亞硫酰氯電池2867.3.4鋰碘電池2927.3.5鋰氧化銅電池2947.3.6使用維護296習題與思考題297第8章其他化學電源2988.1金屬空氣電池2988.1.1鋅空氣電池2998.1.2鋁空氣電池3058.1.3鎂空氣電池3108.2電化學電容器3138.2.1工作原理3148.2.2基本結構3158.2.3主要特性3158.2.4注意事項3178.3氧化還原液流電池3188.3.1工作原理3188.3.2基本結構3198.3.3主要特性319習題與思考題321參考文獻322

第1章化學電源理論基礎001

1.1化學基礎知識001

1.1.1原子和原子量001

1.1.2分子和分子式003

1素符號005

1.2溶液與溶液濃度006

1.2.1溶液006

1.2.2溶解過程009

1.2.3溶液的濃度010

1.2.4溶液的配制011

1.3電解質溶液012

1.3.1電解質的種類012

1.3.2離子與水分子的作用013

1.3.3強電解質溶液的活度013

1.3.4電解質溶液的導電015

1.4原電池與電池的可逆性016

1.4.1氧化還原反應016

1.4.2原電池017

1.4.3可逆電極019

1.4.4電池的可逆性020

1.5電極電位與能斯特方程021

1.5.1電動勢的形成021

1.5.2標準電極電位024

1.5.3濃度對電極電位的影響031

1.5.4電極電位的能斯特方程031

1.5.5電池電動勢的能斯特方程式032

1.5.6電極電位的應用033

1.6電解與電解定律035

1.6.1電解原理035

1.6.2分解電壓036

1.6.3電極極化039

1.6.4電解產物043

1.6.5電解定律045

習題與思考題046

第2章化學電源概論049

2.1化學電源的工作原理與組成049

2.1.1化學電源的工作原理049

2.1.2化學電源的組成050

2.1.3化學電源的表示方法051

2.2化學電源的分類052

2.2.1按電解質(液)的類型分類052

2.2.2按活性物質的存在方式分類052

2.2.3按電池的特點分類052

2.2.4按電池工作性質及儲存方式分類052

2.3化學電源的應用與發展053

2.3.1化學電源的選擇053

2.3.2化學電源的應用054

2.3.3化學電源的發展055

2.4化學電源的性能057

2.4.1電動勢與開路電壓057

2.4.2內阻058

2.4.3放電電壓與充電電壓059

2.4.4容量與比容量060

2.4.5能量與比能量062

2.4.6功率與比功率064

2.4.7效率與壽命065

2.4.8儲存性能與自放電066

2.5多孔電極理論067

2.5.1多孔電極的分類067

2.5.2多孔電極的結構特點067

2.5.3多孔電極的行為069

2.5.4多孔電極過程070

習題與思考題075

第3章鉛酸蓄電池076

3.1概述076

3.1.1鉛酸蓄電池的發展史076

3.1.2鉛酸蓄電池的分類078

3.1.3鉛酸蓄電池的型號編制079

3.1.4鉛酸蓄電池的特點081

3.2鉛酸蓄電池的構造081

3.2.1電極082

3.2.2電解液082

3.2.3隔板(膜)084

3.2.4電池槽085

3.2.5排氣栓086

3.2.6附件087

3.2.7裝配方式087

3.3鉛酸蓄電池的工作原理089

3.3.1放電過程089

3.3.2充電過程089

3.3.3蓄電池密封原理090

3.4鉛酸蓄電池的性能092

3.4.1內阻特性092

3.4.2電壓特性094

3.4.3容量特性100

3.4.4自放電特性105

3.4.5壽命特性109

3.5鉛酸蓄電池的充電方法110

3.5.1恆流充電法110

3.5.2恆壓充電法111

3.5.3分級恆流充電法111

3.5.4先恆流後恆壓充電法112

3.5.5限流恆壓充電法112

3.5.6快速充電112

3.5.7浮充充電114

3.6鉛酸蓄電池的運行方式114

3.6.1充放電運行方式114

3.6.2全浮充運行方式115

3.6.3半浮充運行方式117

3.7鉛酸蓄電池的失效模式118

3.7.1極板硫化118

3.7.2內部短路121

3.7.3極板反極122

3.7.4正極板柵腐蝕123

3.7.5失水124

3.7.6熱失控125

3.7.7負極彙流排腐蝕126

3.8鉛酸蓄電池的維護127

3.8.1安裝方法127

3.8.2充電維護方法127

3.8.3日常維護129

3.8.4剩餘容量的測量131

習題與思考題133

第4章堿性蓄電池135

4.1鎘鎳蓄電池135

4.1.1概述135

4.1.2基本組成137

4.1.3基本結構140

4.1.4工作原理142

4.1.5主要性能144

4.1.6使用與維護148

4.2氫化物鎳蓄電池153

4.2.1概述153

4.2.2基本結構154

4.2.3工作原理與密封原理159

4.2.4主要性能160

4.2.5使用與維護163

4.3鋅銀蓄電池164

4.3.1概述164

4.3.2基本結構167

4.3.3工作原理168

4.3.4主要性能169

4.3.5使用與維護174

習題與思考題180

第5章鋰離子電池182

5.1概述182

5.1.1發展歷史182

5.1.2分類與特點184

5.1.3應用前景186

5.2液態鋰離子電池187

5.2.1基本結構187

5.2.2工作原理194

5.2.3主要性能195

5.2.4使用與維護197

5.3聚合物鋰離子電池198

5.3.1主要特點198

5.3.2基本結構198

5.3.3主要性能200

習題與思考題200

第6章燃料電池202

6.1燃料電池概述202

6.1.1發展歷史202

6.1.2主要特點與分類203

6.1.3基本組成與工作原理205

6.1.4燃料電池繫統205

6.2燃料電池的性能207

6.2.1電動勢207

6.2.2理論效率208

6.2.3極化行為208

6.2.4實際效率209

6.2.5其他性能209

6.3堿性燃料電池210

6.3.1工作原理211

6.3.2基本結構211

6.3.3CO2的毒化與吸收215

6.4磷酸燃料電池216

6.4.1工作原理217

6.4.2基本結構218

6.4.3PAFC發電繫統220

6.4.4工作條件對電池性能的影響222

6.5熔融碳酸鹽燃料電池223

6.5.1工作原理224

6.5.2基本結構225

6.5.3MCFC發電繫統228

6.5.4工作條件對電池性能的影響229

6.6固體氧化物燃料電池230

6.6.1工作原理231

6.6.2基本結構232

6.6.3SOFC電池組242

6.6.4SOFC發電繫統245

6.7質子交換膜燃料電池247

6.7.1工作原理247

6.7.2基本結構248

6.7.3水與熱的管理256

6.7.4電池性能260

6.7.5電池繫統262

6.7.6應用前景264

習題與思考題265

第7章一次電池267

7.1鋅錳電池268

7.1.1工作原理268

7.1.2基本構造270

7.1.3型號規格272

7.1.4主要性能273

7.1.5使用維護276

7.2鋅氧化銀(原)電池277

7.2.1工作原理277

7.2.2基本結構277

7.2.3工作特性278

7.2.4型號尺寸278

7.3鋰(原)電池279

7.3.1鋰二氧化錳電池280

7.3.2鋰二氧化硫電池283

7.3.3鋰亞硫酰氯電池286

7.3.4鋰碘電池292

7.3.5鋰氧化銅電池294

7.3.6使用維護296

習題與思考題297

第8章其他化學電源298

8.1金屬空氣電池298

8.1.1鋅空氣電池299

8.1.2鋁空氣電池305

8.1.3鎂空氣電池310

8.2電化學電容器313

8.2.1工作原理314

8.2.2基本結構315

8.2.3主要特性315

8.2.4注意事項317

8.3氧化還原液流電池318

8.3.1工作原理318

8.3.2基本結構319

8.3.3主要特性319

習題與思考題321

參考文獻322