本書較為全面地概括了鉛酸電池一百五十餘年來的發展歷程，從電池的基本原理、原材料、關鍵部件、生產制備工藝、產業發展現狀與未來挑戰等方行闡述，是代表目前鉛酸電池技術前沿的集成之作。該書的四位作者是目前全世界鉛酸電池領域有影響力的專家。

第1章未來汽車以及其對電池要求的發展趨勢/1

1.1汽車中的鉛酸電池：依然足夠好嗎？

1.2汽車工業的需求

1.3整車的需求

1.4用於高級電力供應與輕動力繫統混合技術的低壓繫統拓撲選項

1.5未來的儲能繫統需求

1.6討論

第2章未來汽車電池概述

2.1電動汽車電池的一般要求/24

2.2鉛酸蓄電池儲能

2.3堿性電池

2.4高溫鈉電池

2.5鋰離子電池

2.6鋰離子電池之後的電源發展

2.7電容

2.8燃料電池

第3章鉛酸電池基本原理

3.1運行原理

3.2開路電壓

3.3放電和充電期間的電壓

3.4設計和制造

3.5充電 /110

3.6鉛酸電池中的熱管理

3.7失效模式與補救措施

3.8容量 /117

3.9自放電/118

3.10動態充電接受能力

3.1結/119

第4章關於鉛酸電池的研究課題/123

設計與材料 /1244.14.2操作策略

4.3電池監控

4.4雙電池繫統

4.5 討論 /134

第5章富液式啟動照明點火（SLI）電池與加強型富液式鉛酸電池（EFB）：前沿技術/136

5.1鉛酸電池在內燃機車輛中的歷史發展/136

5.2板網架構與汽車對電池的要求/139

5.3富液式車載電池的設計和生產技術：現狀和新的/154

5.4市場趨勢/165

第6章車載AGM電池：技術/170

6.1車載電氣繫統中的鉛酸電池/170

6.2車載AGM電池的全球標準化/171

6.3車輛繫統：電壓和電池技術/171

6.4車載AGM電池的推廣/173

6.5啟停：AGM電的原因/174

6.6AGM電池相對於富液式車輛電池的優勢/176

6.7AGM電池的循環耐久性/181

6.8動態充電接受能力

6.9汽車中裝：AGM電池的耐熱性

6.10AGM電池的未來應用

6.11廢AGM電池的更換

6.12小結：車載AGM電池

第7章鉛酸電池負極板材料的性能提升

7.1引言 /194

7.2膨脹劑 /195

7.3結構影響

7.4高倍率部分荷電狀態下運行的挑戰

7.5碳材料的添加

7.6各種類型的電池配置

7.7理解碳材料的作用

7.8碳的佳選擇

第8章鉛酸電池板的正極活性物質

8.1簡介 /216

8.2工作原理

8.3正極板構誥

8.4制造工藝

8.5失效模式和修復

8.6未來發展

第9章鉛酸電池集流體

9.1引言

9.2正極板柵表面的反應

9.3無銻板柵

9.4鉛鈣合金

9.5添錫鉛板柵

9.6鉛鈣錫合金

9.7書模鑄造鉛鈣錫合金

9.8軋制鉛鈣錫合金板柵

……

.8新發展

.9結論

第21章未來電動汽車領域的鉛酸電池：現狀與前景

21.1未來電動汽車電池：變革的驅動力

21.2電動車輛以及其對電池的要求/538

21.3限制鉛的使用/543

21.4鉛酸電池技術能否跟上汽車電氣化的步伐？

21.5結語

術語表

自1859年由加斯頓·普蘭特發明鉛酸電池之後已過去了160多年，而鉛酸電池仍然在所有可充電電池繫統中具有高的使用頻率；它占據了全世界市場需求的一半以上。多年來，鉛酸技術的產品性能為滿足日益增長的用戶需求一直保持著持步的態勢，並且鉛酸電池已成為全球標準化的商業產品。

在世紀70年代，閥控式鉛酸電池（VRLA）的研發是一項重大技術突破。終，在世紀90年代，這種的新設入了苛刻的汽車應用領域。04年，由本書編者中三人參與編著/合編、由愛思唯爾出版的《閥控式鉛酸電池》一書結了VRLA在汽車和工業應用領域取的那些科學技術展。而相比於繼續承擔該書的修訂版工作，我們決定編纂一本直接介紹汽車鉛酸電池領域發展的新書。

隨著電池設計和材料步，加強型富液式鉛酸電池（EFB年來應運而生，其性能和耐用性幾乎與汽車VRLA匹配，並較VRLA成本大幅降低。無論是發達的還是新興的公路運輸市場，這兩種技術均已允許入門級電氣化動力繫統實現大規模運行，因此可極大地減少CO2的排放。並且創新仍在持續，例如集成了一種超能的電池TM(the UltraBatteryTM）。

1.1汽車中的鉛酸電池：依然足夠好嗎？

在汽車發展的初期，人們並不知道內燃機(internal combustion engines,ICE）會在接下來的世紀裡成為主流的車輛驅動技術。在世紀的個十年,電池電動車（battery electric vehicles,BEV)的銷量迅速超過早期蒸汽動力汽車。在1900年前後，一群像費迪南德·保時捷（Ferdinand Porsche)這樣受雇於名為洛納（Lohne）的運輸工具制造商的年輕工程師們研發了由鉛酸電池提供驅動力的電動汽車。為了克服行駛裡程限制與充電式蓄電池自身重量帶來的負面影響，保時捷接下來研發了世界上早的混合動力車繫列Lohner-Porsche Mixte(1902)，該車在電動輪軸馬達和小型化的電池基礎上，增加了一個戴勒姆（Daimler）引擎和一個發電機。從經濟角度講，這一概念面臨著兩個動力繫統帶來的高成本，因此依然隻是一種奢侈品。

從1910年到1930年的二十年間，汽油（與柴油）車（內燃機車輛，ICEV）分享到的市場份額急劇上升。這種發展狀況部分上是由於從石油中制得的燃料價格更低、豐度與比能量更高。其他重要因括一些提升了內燃機汽車的舒適度與可靠性的技術創新，這可以看作是引入汽車低程度電氣化的開端。手動曲柄在引入電子啟動發動機（凱迪拉克，Cadillac,1912）後變得不再必要，同時磁力點火被需要一個發電機和一個充電式蓄電池的低成本電池點火（博世，Bosch，1925）取代。一旦可以使用電力，像前照燈與雨刮器這樣的部件同樣可以變為電動式。像亨利·福特（Henry Ford）這樣量產機動車的先一步地制造了實驗型的BEV（在這一項目中，為了較鉛酸電池減輕重量福特於1913年左右采用了愛迪生的鎳-鐵電池），但依然不能找到一個經濟可行的、能夠替代在我們今天看來是傳統動力繫統的新動力繫統。

在汽車發展的歷，鉛酸電池技術在轉折中存活了下來，次作為新動力繫統和各種能的“使能”技術。在鉛酸電池由牽引電池到啟動照明點火（starting lighting ignition,SLI)電池的轉變的過程中其行了大幅度的尺縮小，這也同時減小了它的重量負載。其他的電化學儲能技術雖在比能量上更勝一籌，但難以在穩健性操作、簡便控制以及通常的成本方面與鉛酸電池形成競爭。更高的引擎曲柄扭矩要求與像燃料點火、轉向、制動輔助以及座位加熱這樣額外的能仍然由基本相同的能量供應繫行負責，在1960年這一供電繫統電壓加倍到了12V，同時交流發電機以相較早期直流發電機更行發電。像交流發電機與啟動機一樣，SLI電池已演化成廣泛標準化的商品部件。技步依然在聚乙烯隔板、聚乙烯外殼、無銻板柵合金與吸收性玻璃氈（AGM）隔板等領域行著，上面列出的僅占很少的一部分。在必要的領域，技術創新配合增長的汽車耐久性與可靠性需求而不行著。一個同樣重要但經常被忽視的鉛酸電池創新驅動力是成本減量化。成本減量化導致許多生產過程的優化，連續制版也許算是該領域的技術創展。

一個世紀後，隨著全球年汽車產量超過6700萬輛，同時商用車產量超過萬輛，社會對限制石油消費與二氧化碳（CO2）排放的需求成為汽車發展的主要驅動力。新的電動發動機技術、電力電子技術以及並率分流的混合動力繫統配置減少了電池電力與混合電力動力繫統在經濟性和性能表現上的不足。基於鎳氫電池（NiMH）與更期的鋰離子電池技術的混合動力與純電動的車輛產品已實現量產。

與此同時，大量與舒適相能正在電氣化，其中有作為研究目標的自動駕駛。像這樣的新的能所要求的峰值電力、電壓質量與充電吞吐量將達到一個新的。此外，供電繫統的可靠性與性概念必須作為一個整行配套的工程設計，這同時也會對儲能繫統的要求帶來相當大的影響。

對於鉛酸電池及其背後的電池與鉛產業而言，日益增長的性能要求與成熟的競爭性技術都會給它們帶來相當大的挑戰。鉛酸電池依然能夠捍衛其在……