基本信息

書名:化學電源

定價

作者:程新群 著

出版社：化學工業出版社

出版日期：2019-01-01

ISBN：9787122327789

字數：505000

頁碼：308

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

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內容提要

《化學電源（第二版）》共13章，包括電化學理論基礎、化學電源概論、鋅錳電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘電池、金屬氰化物鎳電池、鋅氧化銀電池、鋰電池、鋰離子電池、燃料電池、金屬空氣電池、電化學電容器以及電極材料與電池性能測試技術。 n
《化學電源（第二版）》注重理論聯繫實際，既適合高等學校相關專業作為教材使用，也適合相關工程技術人員作為參考。

目錄

章電化學理論基礎1 n
1.1電極電勢與電池電動勢1 n
1.1.1電極/溶液界面的結構1 n
1.1.2電極電勢與相對電極電勢3 n
1.1.3電極電勢和電池電動勢4 n
1.1.4電池電動勢與溫度和壓力的關繫6 n
1.2電化學反應的特點及研究方法7 n
1.2.1電化學反應的特點7 n
1.2.2電化學反應基本概念8 n
1.2.3極化曲線及其測量方法9 n
1.2.4電極過程特征及研究方法11 n
1.3電化學步驟動力學12 n
1.3.1電極電勢對反應速率的影響12 n
1.3.2穩態極化的動力學公式14 n
1.3.3多電子轉移過程16 n
1.4液相傳質過程動力學17 n
1.4.1液相傳質的方式17 n
1.4.2穩態擴散過程18 n
1.4.3電化學步驟不可逆時的穩態擴散21 n
1.5氣體電極過程21 n
1.5.1氫析出電極過程22 n
1.5.2氧電極過程23 n
第2章化學電源概論25 n
2.1化學電源的發展25 n
2.2化學電源的分類26 n
2.3化學電源的工作原理及組成26 n
2.3.1化學電源的工作原理26 n
2.3.2化學電源的組成27 n
2.4化學電源的電性能28 n
2.4.1電池的電動勢28 n
2.4.2電池的開路電壓29 n
2.4.3電池的內阻29 n
2.4.4電池的工作電壓29 n
2.4.5電池的容量與比容量31 n
2.4.6電池的能量與比能量35 n
2.4.7電池的功率與比功率36 n
2.4.8電池的儲存性能與自放電37 n
2.4.9循環壽命38 n
2.5化學電源中的多孔電極38 n
2.5.1多孔電極的意義38 n
2.5.2兩相多孔電極39 n
2.5.3三相多孔電極42 n
第3章鋅錳電池49 n
3.1概述49 n
3.2二氧化錳電極50 n
3.2.1二氧化錳陰極還原的初級過程50 n
3.2.2二氧化錳陰極還原的次級過程51 n
3.2.3二氧化錳陰極還原的控制步驟52 n
3.3鋅電極52 n
3.3.1鋅電極的陽極氧化過程52 n
3.3.2鋅電極的鈍化52 n
3.3.3鋅電極的自放電53 n
3.4鋅錳電池材料54 n
3.4.1二氧化錳材料54 n
3.4.2鋅材料56 n
3.4.3電解質57 n
3.4.4隔膜57 n
3.4.5導電材料57 n
3.4.6鋅膏凝膠劑58 n
3.5鋅錳電池制造工藝58 n
3.5.1糊式鋅錳電池58 n
3.5.2紙板電池58 n
3.5.3疊層鋅錳電池61 n
3.5.4堿性鋅錳電池61 n
3.5.5可充堿性鋅錳電池63 n
3.6鋅錳電池的主要性能64 n
3.6.1開路電壓與工作電壓64 n
3.6.2歐姆內阻、短路電流和負荷電壓65 n
3.6.3容量及其影響因素65 n
3.6.4儲存性能66 n
3.6.5高溫性能和低溫性能66 n
第4章鉛酸蓄電池67 n
4.1概述67 n
4.1.1鉛酸蓄電池的發展67 n
4.1.2鉛酸蓄電池的結構68 n
4.1.3鉛酸蓄電池的用途69 n
4.1.4鉛酸蓄電池的特點69 n
4.2鉛酸蓄電池的熱力學基礎69 n
4.2.1電池反應、電動勢69 n
4.2.2鉛-硫酸水溶液的電勢-pH圖70 n
4.3板柵73 n
4.3.1板柵合金73 n
4.3.2鉛板柵的腐蝕75 n
4.4二氧化鉛正極76 n
4.4.1二氧化鉛的多晶現像76 n
4.4.2二氧化鉛顆粒的凝膠-晶體形成理論76 n
4.4.3正極活性物質的反應機理77 n
4.5鉛負極78 n
4.5.1鉛負極的反應機理78 n
4.5.2鉛負極的鈍化79 n
4.5.3負極活性物質的收縮與添加劑79 n
4.5.4鉛負極的自放電79 n
4.5.5鉛負極的不可逆硫酸鹽化81 n
4.5.6高倍率部分荷電狀態下鉛負極的硫酸鉛積累81 n
4.6鉛酸蓄電池的電性能82 n
4.6.1鉛酸蓄電池的電壓與充放電特性82 n
4.6.2鉛酸蓄電池的容量及其影響因素82 n
4.6.3鉛酸蓄電池的失效模式和循環壽命84 n
4.6.4鉛酸電池的充電接受能力84 n
4.7鉛酸蓄電池制造工藝原理85 n
4.7.1板柵制造85 n
4.7.2鉛粉制造85 n
4.7.3鉛膏的配制86 n
4.7.4生極板的制造87 n
4.7.5極板化成87 n
4.7.6電池裝配90 n
4.8鉛炭電池90 n
4.8.1鉛炭電池的結構原理91 n
4.8.2鉛炭負極及碳材料93 n
4.8.3鉛炭電池正極活性物質94 n
4.8.4鉛炭電池的性能特點與應用領域94 n
第5章鎘鎳電池96 n
5.1概述96 n
5.2鎘鎳電池的工作原理97 n
5.2.1成流反應97 n
5.2.2電極電勢與電動勢97 n
5.3氧化鎳電極97 n
5.3.1氧化鎳電極的反應機理97 n
5.3.2氧化鎳電極的添加劑99 n
5.3.3氧化鎳電極材料100 n
5.4鎘電極101 n
5.4.1反應機理101 n
5.4.2鎘電極的鈍化與聚結102 n
5.4.3鎘電極的充電效率與自放電102 n
5.4.4鎘電極材料102 n
5.5密封鎘鎳電池103 n
5.5.1密封原理103 n
5.5.2密封措施103 n
5.6鎘鎳電池的電性能105 n
5.6.1充放電曲線105 n
5.6.2記憶效應106 n
5.6.3循環壽命106 n
5.6.4自放電107 n
5.7鎘鎳電池的制造工藝107 n
5.7.1有極板盒式電極的制造107 n
5.7.2燒結式電極的制造108 n
5.7.3黏結式電極的制造111 n
5.7.4發泡式電極的制造111 n
5.7.5纖維式電極的制造112 n
5.7.6電沉積鎘電極的制造112 n
5.7.7密封鎘鎳電池的制造113 n
第6章金屬氫化物鎳電池114 n
6.1概述114 n
6.2MH-Ni電池的工作原理與特點114 n
6.2.1MH-Ni電池的工作原理114 n
6.2.2MH-Ni電池的密封115 n
6.2.3金屬氫化物-鎳電池的特點116 n
6.3儲氫合金電極116 n
6.3.1儲氫合金的性質116 n
6.3.2儲氫合金電極的電化學容量118 n
6.3.3儲氫合金的分類118 n
6.3.4AB5型儲氫合金119 n
6.3.5AB2型儲氫合金120 n
6.3.6儲氫合金的制備121 n
6.3.7儲氫合金電極的制造122 n
6.3.8儲氫合金電極的性能衰減122 n
6.3.9儲氫合金的表面處理技術123 n
6.4MH-Ni電池的性能123 n
6.4.1MH-Ni電池充放電特性123 n
6.4.2溫度特性124 n
6.4.3內壓124 n
6.4.4自放電特性125 n
6.4.5循環壽命125 n
第7章鋅氧化銀電池126 n
7.1概述126 n
7.2鋅氧化銀電池的工作原理127 n
7.2.1電極反應127 n
7.2.2電極電勢與電動勢127 n
7.3氧化銀電極128 n
7.3.1充放電曲線128 n
7.3.2氧化銀電極的自放電130 n
7.4鋅負極132 n
7.4.1鋅的陽極鈍化132 n
7.4.2鋅的陰極沉積過程134 n
7.5鋅氧化銀電池的電化學性能134 n
7.5.1放電特性134 n
7.5.2鋅銀電池的循環壽命135 n
7.6鋅銀電池結構與制造工藝137 n
7.6.1電極制備137 n
7.6.2隔膜和電解液139 n
7.6.3電池裝配140 n
第8章鋰電池142 n
8.1概述142 n
8.1.1鋰電池的發展與特點142 n
8.1.2鋰電池分類143 n
8.2鋰電池的電極與電解液144 n
8.2.1正極材料144 n
8.2.2鋰負極144 n
8.2.3電解液145 n
8.3Li-MnO2電池149 n
8.3.1Li-MnO2電池的特點及基本原理149 n
8.3.2Li-MnO2電池的結構與制備150 n
8.3.3Li-MnO2電池特性151 n
8.4Li-SOCl2電池152 n
8.4.1特點及基本原理152 n
8.4.2Li-SOCl2電池的組成和結構153 n
8.4.3Li-SOCl2電池的電化學特性154 n
8.5Li-SO2電池155 n
8.5.1基本原理155 n
8.5.2Li-SO2電池結構與制造工藝155 n
8.5.3Li-SO2電池特性156 n
8.6Li-(CFx)n電池157 n
8.6.1Li-(CFx)n電池原理與基本特點157 n
8.6.2反應機制158 n
8.6.3發展趨勢與前景159 n
8.7Li-I2電池159 n
8.8可充電金屬鋰負極160 n
8.8.1金屬鋰負極存在的問題160 n
8.8.2鋰枝晶的生成原理161 n
8.8.3金屬鋰負極的結構優化163 n
8.8.4電解液的優化164 n
8.8.5金屬鋰負極的固體電解質界面優化165 n
8.8.6金屬鋰負極展望166 n
8.9Li-S電池166 n
8.9.1Li-S電池特點及基本原理166 n
8.9.2Li-S電池面臨的主要挑戰168 n
8.9.3硫電極169 n
8.9.4Li-S電池電解液169 n
第9章鋰離子電池171 n
9.1概述171 n
9.1.1鋰離子電池的發展史171 n
9.1.2鋰離子電池的工作原理171 n
9.1.3鋰離子電池的特點和應用172 n
9.2鋰離子電池的正極材料173 n
9.2.1鈷酸鋰173 n
9.2.2錳酸鋰174 n
9.2.3鎳酸鋰176 n
9.2.4磷酸亞鐵鋰176 n
9.2.5其他正極材料177 n
9.3鋰離子電池的負極材料178 n
9.3.1碳素材料178 n
9.3.2合金負極材料179 n
9.3.3其他負極材料181 n
9.4鋰離子電池的電解液181 n
9.4.1有機溶劑182 n
9.4.2電解質鹽183 n
9.4.3電解液添加劑184 n
9.5聚合物鋰離子電池185 n
9.5.1聚合物鋰離子電池的特點185 n
9.5.2聚合物鋰離子電池的結構185 n
9.6鋰離子電池的制造工藝186 n
9.6.1極片制造186 n
9.6.2電池的裝配187 n
9.6.3聚合物鋰離子電池的制造188 n
9.7鋰離子電池的性能189 n
9.7.1充放電性能190 n
9.7.2安全性190 n
9.7.3自放電與儲存性能193 n
9.7.4使用和維護193 n
0章燃料電池195 n
10.1燃料電池概述195 n
10.1.1燃料電池的發展歷史195 n
10.1.2燃料電池的工作原理195 n
10.1.3燃料電池的工作特點197 n
10.1.4燃料電池的類型197 n
10.1.5燃料電池繫統的組成198 n
10.1.6燃料電池的應用199 n
10.2燃料電池的熱力學基礎200 n
10.2.1燃料電池電動勢200 n
10.2.2燃料電池的理論效率201 n
10.3燃料電池的電化學動力學基礎201 n
10.3.1燃料電池的極化行為201 n
10.3.2燃料電池的電極反應機理202 n
10.3.3燃料電池的實際效率205 n
10.4燃料電池所用的燃料205 n
10.4.1氫氣燃料的制備206 n
10.4.2氫氣燃料的淨化208 n
10.4.3氫氣燃料的儲存209 n
10.4.4其他燃料210 n
10.5堿性燃料電池211 n
10.5.1簡介211 n
10.5.2堿性燃料電池的工作原理211 n
10.5.3堿性燃料電池組件及其材料212 n
10.5.4堿性燃料電池的排水213 n
10.5.5堿性燃料電池的性能及其影響因素213 n
10.6磷酸燃料電池215 n
10.6.1簡介215 n
10.6.2磷酸燃料電池的工作原理215 n
10.6.3磷酸燃料電池的組成和材料215 n
10.6.4磷酸燃料電池的排水和排熱218 n
10.6.5磷酸燃料電池性能219 n
10.7熔融碳酸鹽燃料電池222 n
10.7.1簡介222 n
10.7.2熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理223 n
10.7.3電解質和隔膜223 n
10.7.4電極225 n
10.7.5雙極板226 n
10.7.6熔融碳酸鹽燃料電池性能226 n
10.8固體氧化物燃料電池227 n
10.8.1簡介227 n
10.8.2固體氧化物燃料電池的工作原理228 n
10.8.3電解質229 n
10.8.4電極229 n
10.8.5雙極板230 n
10.8.6電池結構類型230 n
10.8.7燃料電池性能232 n
10.9質子交換膜燃料電池232 n
10.9.1簡介232 n
10.9.2質子交換膜燃料電池的工作原理232 n
10.9.3質子交換膜233 n
10.9.4催化劑和電極234 n
10.9.5雙極板和流場235 n
10.9.6水管理236 n
10.9.7質子交換膜燃料電池的性能237 n
10.10直接醇類燃料電池237 n
10.10.1簡介237 n
10.10.2直接甲醇燃料電池的工作原理237 n
10.10.3甲醇氧化和電催化劑238 n
10.10.4質子交換膜239 n
10.10.5直接甲醇燃料電池的性能239 n
10.11可再生燃料電池240 n
10.11.1簡介240 n
10.11.2可逆再生燃料電池的工作原理241 n
10.11.3氫電極催化劑241 n
10.11.4氧電極催化劑242 n
1章金屬空氣電池243 n
11.1鋅空氣電池244 n
11.1.1概述244 n
11.1.2鋅空氣電池工作原理245 n
11.1.3鋅空氣電池的空氣電極245 n
11.1.4鋅空氣電池的鋅電極248 n
11.1.5鋅空氣電池的性能與限制因素250 n
11.2鋁空氣電池252 n
11.2.1中性電解液鋁空氣電池252 n
11.2.2堿性電解液鋁空氣電池253 n
11.2.3鋁電極253 n
11.3鋰空氣電池254 n
11.3.1鋰空氣電池的特點及工作原理254 n
11.3.2鋰空氣電池的空氣電極255 n
11.3.3鋰空氣電池的電解液256 n
11.3.4鋰空氣電池的鋰負極257 n
2章電化學電容器258 n
12.1概述258 n
12.2電化學電容器與電池的比較258 n
12.2.1能量的存儲形式258 n
12.2.2電容器和電池的電能存儲模式比較258 n
12.2.3電化學電容器和電池運行機理的比較259 n
12.2.4電化學電容器與電池能量密度的差別259 n
12.2.5電化學電容器和電池充放電曲線的比較260 n
12.2.6電化學電容器和電池循環伏安性能的比較260 n
12.3雙電層電容及碳材料262 n
12.3.1雙電層模型及其結構262 n
12.3.2雙層電容和理想極化電極264 n
12.3.3非水電解質中雙層的行為和非水電解質電容器264 n
12.3.4用於電化學電容器的碳材料265 n
12.3.5關於碳材料的雙層電容266 n
12.3.6影響碳材料電容性能的因素267 n
12.4法拉第準電容及氧化釕材料269 n
12.4.1準電容(CΦ)和雙層電容(Cdl)的區分方法269 n
12.4.2用於電化學電容器的氧化釕(RuO2)材料270 n
12.4.3氧化釕的制備、充放電機理及電化學行為270 n
12.4.4其他氧化物膜表現的氧化還原準電容行為272 n
12.5導電聚合物膜的電容行為273 n
12.5.1概述273 n
12.5.2導電聚合物與準電容有關的行為及循環伏安曲線的形式275 n
12.5.3以導電聚合物為活性材料的電容器繫統的分類276 n
12.6影響電容器性能的電解質因素278 n
12.6.1水性電解質278 n
12.6.2非水電解質278 n
12.7制備技術及評價方法279 n
12.7.1用於碳基電容器電極的制備280 n
12.7.2基於RuOx的電容器電極的制備281 n
12.7.3電容器的裝配281 n
12.7.4電化學電容器的實驗性評價282 n
3章電極材料與電池性能測試284 n
13.1電極材料的電化學測試體繫284 n
13.1.1三電極體繫284 n
13.1.2復合粉末電極技術284 n
13.1.3粉末微電極技術285 n
13.2電勢階躍法286 n
13.2.1小幅度電勢階躍法286 n
13.2.2極限擴散控制下的電勢階躍法287 n
13.2.3電勢階躍法測定電極中反應物質的固相擴散繫數289 n
13.3循環伏安法290 n
13.3.1可逆電極體繫的循環伏安曲線290 n
13.3.2不可逆電極體繫的循環伏安曲線290 n
13.3.3電池中循環伏安法的應用291 n
13.3.4循環伏安法測定電極中反應物質的固相擴散繫數291 n
13.4電化學阻抗譜技術292 n
13.4.1電化學極化和濃差極化同時存在時的電化學阻抗譜292 n
13.4.2電化學阻抗譜的解析293 n
13.4.3電池中電化學阻抗譜的應用294 n
13.5電池性能測試方法296 n
13.5.1充放電性能與容量測試296 n
13.5.2循環性能測試298 n
13.5.3自放電與儲存性能測試299 n
13.5.4內阻測試299 n
13.5.5內壓測試300 n
13.5.6溫度特性測試300 n
13.5.7安全性能測試301 n
參考文獻302

作者介紹

程新群，哈爾濱工業大學化工學院，教授，先後主持承擔黑龍江省自然科學基金項目、哈爾濱市創新人纔資金項目、哈爾濱工業大學科研創新基金項目，作為主要研究人員參加了863節能與新能源汽車重大專項“車用LiFePO4動力鋰離子電池”、“高比能量鋁殼鋰離子電池與模塊技術開發”以及多項企業橫向合作項目等

序言