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动力电池技术与应用 第二版电子书

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作       者:胡信国 等编著

出  版  社:化学工业出版社

出版时间:2013-01-01

字       数:43.4万

所属分类: 科技 > 工业技术 > 一般工业技术

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  随着石油资源面临的枯竭,我国新能源汽车呈现加速发展的态势,政策扶持力度也不断加大,新能源汽车已经成为未来汽车发展的重要方向。新能源汽车包括电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)、燃料电动汽车(FCV)等。目前,新能源汽车发的*瓶颈就是车载动力电池。   本书为推动我国车载动力电池的商业化程,着重介绍了各种动力电池的原理、制造技术及其应用,包括动力铅酸蓄电池、动力碱性蓄电池、动力锂离子蓄电池、动力金属?空气电池、燃料电池等。与第一版相比,本书第二版新增铅?碳电池、动力铅酸蓄电池清洁化生产技术、动力锂离子电池正负极材料和制造工艺新展,并且增加超级电容器等全新内容。本书充分反映了国内外动力电池研发的*成果。   本书可供从事车用电池研究、发、生产、销售和使用人员参考,也可供相关领域如新能源汽车、电动汽车行业人员参考,还可供大专院校师生作为教学参考书使用。 随着石油资源面临的枯竭,我国新能源汽车呈现加速发展的态势,政策扶持力度也不断加大,新能源汽车已经成为未来汽车发展的重要方向。新能源汽车包括电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)、燃料电动汽车(FCV)等。目前,新能源汽车发的*瓶颈就是车载动力电池。 本书为推动我国车载动力电池的商业化程,着重介绍了各种动力电池的原理、制造技术及其应用,包括动力铅酸蓄电池、动力碱性蓄电池、动力锂离子蓄电池、动力金属?空气电池、燃料电池等。与第一版相比,本书第二版新增铅?碳电池、动力铅酸蓄电池清洁化生产技术、动力锂离子电池正负极材料和制造工艺新展,并且增加超级电容器等全新内容。本书充分反映了国内外动力电池研发的*成果。 本书可供从事车用电池研究、发、生产、销售和使用人员参考,也可供相关领域如新能源汽车、电动汽车行业人员参考,还可供大专院校师生作为教学参考书使用。
目录展开

第一版前言

第二版前言

第1章 动力电池概论

1.1 动力电池的发展历史

1.1.1 引言

1.1.2 动力电池的研发历史

1.1.2.1 动力电池的使用特点

1.1.2.2 动力电池的研发历史

1.2 动力电池的类型与性能比较

1.3 动力电池的市场

1.3.1 电动自行车

1.3.2 混合电动汽车和纯电动汽车

1.3.3 动力电池的要求

参考文献

第2章 动力铅酸蓄电池

2.1 概述

2.2 动力铅酸蓄电池的板栅合金

2.2.1 概述

2.2.2 板栅合金对正极板性能的影响

2.2.3 板栅合金对负极板性能的影响

2.2.4 板栅材料的选择

2.2.5 铅合金板栅

2.2.5.1 Pb-Sb板栅合金

2.2.5.2 Pb-Ca板栅合金

2.2.6 轻型板栅

2.2.7 板栅的设计

2.2.8 正极板栅/活性物质界面结构和性能

2.2.8.1 无效界面结构

2.2.8.2 正极板栅与活性物质界面组成和结构

2.2.8.3 活性物质结构对界面腐蚀层的影响

2.2.8.4 板栅合金对界面腐蚀层的影响

2.3 动力铅酸蓄电池的活性物质

2.3.1 正极活性物质二氧化铅

2.3.1.1 正极反应过程

2.3.1.2 PbO2的结晶变体及其特性

2.3.1.3 活性物质的活性与失效

2.3.2 负极活性物质海绵状金属铅

2.3.2.1 铅负极的反应过程

2.3.2.2 铅负极的钝化

2.3.2.3 负极活性物质的收缩

2.3.2.4 铅负极的添加剂

2.3.2.5 铅负极的自放电

2.3.2.6 铅负极的不可逆硫酸盐化

2.4 动力铅酸蓄电池的电解液

2.4.1 硫酸电解液

2.4.2 硫酸的电导率

2.4.3 硫酸的冰点

2.4.4 电解液分层

2.4.5 硫酸电解液的固定化

2.4.5.1 玻璃纤维棉吸收电解液

2.4.5.2 胶体电解质

2.4.5.3 两种固定电解液技术的差异

2.4.6 电解液水损失

2.4.7 电解液配方对高倍率VRLA蓄电池放电性能的影响

2.5 动力铅酸蓄电池的隔板

2.5.1 隔板的作用和要求

2.5.2 VRLA蓄电池的吸液式超细玻璃纤维隔板

2.5.3 AGM隔板的性能

2.5.4 采用管式正极板的电池隔板

2.5.5 不同使用情况下的电池隔板

2.5.6 VRLA蓄电池隔板的研究进展

2.6 动力铅酸蓄电池的制造工艺

2.6.1 工艺流程

2.6.2 板栅制造

2.6.2.1 重力浇铸工艺

2.6.2.2 连续板栅制造工艺

2.6.3 铅粉制造

2.6.4 铅膏的配制(和膏)

2.6.5 涂板

2.6.6 固化和干燥

2.6.7 极板化成

2.6.7.1 化成时极板上的反应

2.6.7.2 化成时槽电压及电极电势的变化

2.6.7.3 化成时极板中铅膏变化的显微镜观察

2.6.8 电池的装配

2.6.8.1 焊极群

2.6.8.2 电池密封

2.6.8.3 灌酸

2.6.8.4 初充电、性能测试(或电池化成)

2.6.8.5 电池的内化成

2.7 动力铅酸蓄电池生产的一致性

2.7.1 生极板的一致性

2.7.2 化成极板的一致性

2.7.2.1 内化成极板的一致性

2.7.2.2 外化成极板的一致性

2.7.3 电池电解液的一致性

2.7.4 安全阀的一致性

2.7.5 电池组装的一致性

2.8 动力铅酸蓄电池的性能与检测

2.8.1 电压

2.8.1.1 电动势

2.8.1.2 电极的极化

2.8.1.3 开路电压

2.8.1.4 工作电压

2.8.2 充电特性

2.8.3 放电特性

2.8.3.1 电池的容量和活性物质利用率

2.8.3.2 影响铅酸蓄电池实际放电容量的因素

2.8.3.3 铅酸蓄电池放电曲线

2.8.4 电池内阻

2.8.5 VRLA蓄电池的荷电保持能力与自放电

2.8.5.1 负极的自放电反应

2.8.5.2 正极的自放电反应

2.8.5.3 自放电量

2.8.6 VRLA蓄电池的早期容量损失与深循环

2.8.6.1 PCL-1

2.8.6.2 PCL-2

2.8.6.3 PCL-3

2.8.6.4 VRLA蓄电池的深循环

2.9 卷绕式VRLA蓄电池

2.10 双极性陶瓷隔膜VRLA蓄电池

2.11 泡沫石墨VRLA蓄电池

2.12 超级电池和Pb-C电池

2.12.1 超级电池的开发背景

2.12.2 超级电池和Pb-C电池的工作原理

2.12.3 碳材料的作用机理

2.12.3.1 改善电极导电性

2.12.3.2 降低Pb的沉积过电势

2.12.3.3 减小硫酸铅含量和尺寸

2.12.3.4 增加电极比表面积

2.12.3.5 减小极板孔径

2.12.3.6 双电层电容作用

2.12.3.7 负极中加入碳材料的不利影响

2.12.4 超级电池和Pb-C电池的制造技术

2.12.5 超级电池和Pb-C电池高倍率部分荷电状态下的循环性能

2.13 动力铅酸蓄电池的应用

2.13.1 电动自行车

2.13.2 电动牵引车

2.13.3 电动汽车和混合电动汽车

2.13.4 低速电动汽车

2.13.5 汽车电池由启动向辅助动力发展

参考文献

第3章 动力碱性蓄电池

3.1 概述

3.2 动力碱性蓄电池的类型

3.3 动力MH-Ni蓄电池

3.3.1 MH-Ni蓄电池的工作原理

3.3.2 动力MH-Ni蓄电池的集流体材料

3.3.3 动力MH-Ni蓄电池的正极材料

3.3.4 动力MH-Ni蓄电池的负极材料

3.3.4.1 储氢合金的种类

3.3.4.2 储氢合金的改性

3.3.4.3 储氢合金的制造

3.3.5 动力MH-Ni蓄电池的制造工艺

3.3.6 动力MH-Ni蓄电池的性能

3.4 动力Zn-Ni蓄电池

3.4.1 Zn-Ni蓄电池的工作原理

3.4.2 动力Zn-Ni蓄电池的制造工艺

3.4.3 动力Zn-Ni蓄电池的正极材料

3.4.4 动力Zn-Ni蓄电池的负极材料

3.4.5 动力Zn-Ni蓄电池的现状与改进

3.4.5.1 动力Zn-Ni蓄电池的主要问题

3.4.5.2 动力Zn-Ni蓄电池的改进措施

3.5 动力碱性蓄电池的应用

参考文献

第4章 动力锂离子蓄电池

4.1 概述

4.2 锂离子蓄电池的工作原理

4.3 动力锂离子蓄电池的特点

4.3.1 动力锂离子蓄电池的主要优点

4.3.2 动力锂离子蓄电池的主要缺点

4.4 动力锂离子蓄电池的安全性

4.4.1 正极活性物质热稳定性的影响因素

4.4.2 负极活性物质热稳定性的影响因素

4.4.3 黏结剂对电池热稳定性的影响

4.4.4 电解液成分的热稳定性

4.4.5 正、负极材料比

4.4.6 电池结构

4.4.7 选择热关闭性能好的隔膜

4.4.8 防爆阀

4.4.9 动力锂离子蓄电池安全性检测项目

4.4.9.1《电动汽车用锂离子蓄电池》标准(QC/T 743—2006)中规定的检测项目

4.4.9.2 美国动力锂离子蓄电池的安全性测试项目

4.5 动力锂离子蓄电池的正极材料

4.5.1 尖晶石锰酸锂

4.5.1.1 尖晶石锰酸锂的结构

4.5.1.2 尖晶石锰酸锂的衰减机理

4.5.1.3 尖晶石锰酸锂的合成

4.5.1.4 尖晶石锰酸锂的掺杂改性

4.5.2 镍钴锰三元材料

4.5.2.1 晶体结构

4.5.2.2 合成方法

4.5.2.3 包覆改性

4.5.2.4 金属离子掺杂改性

4.5.3 磷酸亚铁锂

4.5.3.1 LiFePO4的制备方法

4.5.3.2 LiFePO4的不足及改性

4.5.3.3 LiFePO4基锂离子电容器复合材料

4.5.3.4 LiFePO4的首次容量损失

4.5.3.5 LiFePO4电池的电化学性能

4.5.4 磷酸钒锂

4.5.4.1 磷酸钒锂的结构与电子导电性

4.5.4.2 磷酸钒锂的合成

4.5.4.3 磷酸钒锂的电化学行为

4.5.4.4 磷酸钒锂的热稳定性和掺杂改性

4.5.4.5 LiFePO4/Li3V2(PO4)3复合材料

4.5.5 其他正极材料

4.5.5.1 硅酸铁锂(Li2FeSiO4)

4.5.5.2 磷酸钴锂(LiCoPO4)

4.6 动力锂离子蓄电池的负极材料

4.6.1 碳基材料

4.6.1.1 石墨

4.6.1.2 非石墨类

4.6.2 钛酸锂

4.6.2.1 钛酸锂的结构和电化学性能

4.6.2.2 钛酸锂的合成方法

4.6.2.3 钛酸锂的掺杂改性

4.6.3 锡基材料

4.6.3.1 金属锡材料

4.6.3.2 锡基合金材料

4.6.3.3 锡基氧化物材料

4.6.3.4 锡基复合材料

4.6.4 硅基材料

4.6.4.1 硅单体材料

4.6.4.2 硅合金材料

4.6.4.3 硅的氧化物材料

4.6.4.4 硅复合材料

4.7 动力锂离子蓄电池的电解液

4.7.1 动力锂离子蓄电池对电解质的要求

4.7.2 动力锂离子蓄电池用有机液体电解质

4.7.2.1 常用有机溶剂

4.7.2.2 有机电解质锂盐

4.7.2.3 有机电解质常用添加剂

4.7.2.4 有机电解质与电极材料的相容性

4.7.3 动力锂离子蓄电池用离子液体电解质

4.7.3.1 咪唑阳离子类离子液体电解质

4.7.3.2 链状季铵阳离子类离子液体电解质

4.7.3.3 环状季铵阳离子类离子液体电解质

4.7.3.4 离子液体电解质存在的问题

4.7.4 动力锂离子蓄电池用固体电解质

4.7.4.1 固体聚合物电解质

4.7.4.2 凝胶聚合物电解质

4.7.4.3 其他聚合物电解质

4.8 动力锂离子蓄电池制造工艺

4.8.1 动力锂离子蓄电池制造工艺流程

4.8.1.1 极片涂胶(含电解液)方式

4.8.1.2 Bellcore工艺

4.8.1.3 Bellcore方式+卷绕(变形方式)工艺

4.8.1.4 卷绕式工艺

4.8.1.5 叠片式工艺

4.8.1.6 动力锂离子蓄电池制造工艺选择分析

4.8.2 正、负极片的制造

4.8.2.1 混料

4.8.2.2 涂布

4.8.2.3 极片压光

4.8.2.4 极片裁切

4.8.2.5 电芯制作

4.8.3 电池的装配封装

4.8.4 电池的化成与分容

4.8.4.1 注液

4.8.4.2 化成与分容

4.8.4.3 老化包装

4.9 动力锂离子蓄电池的性能与检测

4.9.1 充放电性能

4.9.2 安全性

4.9.2.1 锂离子电池的热稳定性

4.9.2.2 锂离子电池的过充电

4.9.2.3 锂离子电池的内部短路

4.9.3 自放电与储存性能

4.9.4 使用和维护

4.10 动力锂离子蓄电池的保护电路

4.10.1 动力电池的特点

4.10.2 电池组参数

4.10.3 失效机理

4.10.4 监控电压的作用

4.10.5 保护方法

4.10.6 保护芯片

4.10.6.1 专用保护芯片典型应用方案

4.10.6.2 单片机在锂离子电池保护中的应用

4.10.6.3 控制开关

4.10.7 保护板

4.11 动力锂离子蓄电池的组装

4.12 动力锂离子蓄电池的管理

4.12.1 充电技术

4.12.2 均衡方法

4.12.3 电池组管理

4.12.3.1 供电与功耗

4.12.3.2 通信接口

4.12.3.3 数据采集

4.12.3.4 数据处理

4.12.3.5 功能保护与能量管理

4.13 动力锂离子蓄电池的应用

4.13.1 电动汽车、混合电动汽车和插电式混合动力汽车

4.13.2 电动自行车

4.13.3 电动工具

4.13.4 后备电源

4.13.5 航天和军事领域

参考文献

第5章 动力金属—空气电池

5.1 动力锌-空气电池

5.1.1 概述

5.1.2 锌-空气电池工作原理

5.1.2.1 电池电动势

5.1.2.2 正极反应

5.1.3 动力锌-空气电池的空气电极

5.1.3.1 空气电极氧还原催化剂

5.1.3.2 气体扩散电极

5.1.3.3 空气电极的结构及制造

5.1.3.4 电化学可充式锌-空气电池中的空气电极

5.1.4 动力锌-空气电池的锌电极

5.1.4.1 锌电极材料与添加剂

5.1.4.2 锌电极的结构与制造

5.1.5 动力锌-空气电池的再生

5.1.6 动力锌-空气电池的应用

5.1.7 动力锌-空气电池的问题与改进

5.2 动力锂-空气电池

5.2.1 概述

5.2.2 锂-空气电极工作机理

5.2.3 水系锂-空气电池

5.2.4 非水系锂-空气电池

5.2.4.1 电解质

5.2.4.2 空气电极

5.2.4.3 催化剂

5.2.4.4 氧气选择性膜

5.2.5 锂-空气电池的前景、机遇和挑战

参考文献

第6章 燃料电池

6.1 概述

6.1.1 燃料电池概述

6.1.2 燃料电池的分类

6.1.3 燃料电池的特点

6.1.4 燃料电池的发展历史及现状

6.2 质子交换膜燃料电池

6.2.1 燃料电池的结构及工作原理

6.2.2 双极板

6.2.2.1 石墨材料双极板

6.2.2.2 金属材料双极板

6.2.3 催化剂

6.2.3.1 非Pt电催化剂

6.2.3.2 Pt电催化剂

6.2.4 质子交换膜

6.2.4.1 全氟质子交换膜

6.2.4.2 部分氟化质子交换膜

6.2.4.3 非氟化质子交换膜

6.2.5 膜电极三合一组件

6.2.5.1 MEA的材料性质

6.2.5.2 气体扩散电极

6.2.5.3 催化电极膜

6.2.6 制造工艺

6.2.6.1 机械压制法

6.2.6.2 直接涂抹法

6.2.6.3 研磨法

6.2.6.4 切削法

6.2.6.5 真空溅射沉积法

6.2.6.6 化学沉积法

6.2.6.7 物理溅射沉积法

6.2.6.8 电化学沉积法

6.2.6.9 离子交换法

6.3 直接甲醇燃料电池

6.3.1 直接甲醇燃料电池的工作原理和特点

6.3.2 直接甲醇燃料电池电催化剂

6.3.2.1 DMFC中电催化剂活性的评价标准及影响因素

6.3.2.2 DMFC中电催化剂的设计

6.3.2.3 DMFC阳极电催化剂

6.3.2.4 DMFC阴极催化剂

6.3.3 DMFC用质子交换膜的渗透问题

6.3.3.1 DMFC用质子交换膜的发展

6.3.3.2 DMFC用质子交换膜的改性

6.3.4 直接甲醇燃料电池的制造工艺

6.3.5 直接甲醇燃料电池商品化要解决的问题

6.4 燃料电池的应用

6.4.1 车载用燃料电池

6.4.1.1 氢燃料电池

6.4.1.2 甲烷燃料电池

6.4.1.3 甲醇燃料电池

6.4.1.4 汽油燃料电池

6.4.2 其他动力用燃料电池

6.4.2.1 固体氧化物燃料电池

6.4.2.2 熔融碳酸盐燃料电池

6.4.2.3 碱性燃料电池

6.4.2.4 磷酸燃料电池

6.4.2.5 再生燃料电池

参考文献

第7章 超级电容器

7.1 概述

7.2 超级电容器的工作原理

7.2.1 双电层电容

7.2.2 准电容

7.3 超级电容器的材料

7.3.1 电极材料

7.3.1.1 碳材料

7.3.1.2 金属氧化物

7.3.1.3 导电聚合物

7.3.2 电解质材料

7.3.3 隔膜材料

7.3.4 其他材料

7.4 超级电容器的制造与检测

7.4.1 卷绕型超级电容器的制造工艺

7.4.2 超级电容器的检测

7.5 超级电容器的应用

7.5.1 电动汽车

7.5.1.1 以超级电容器为单一电源

7.5.1.2 作为电动汽车的辅助动力电源

7.5.2 工业与消费电子行业

7.5.3 新能源发电装置辅助电源

7.5.4 军事、航空航天

参考文献

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