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第1章 动力电池概论1

1.1动力电池的发展历史1

1.1.1引言1

1.1.2动力电池的研发历史2

1.2动力电池的类型与性能比较3

1.3动力电池的市场4

1.3.1电动自行车4

1.3.2混合电动汽车和纯电动汽车4

1.3.3动力电池的要求5

参考文献7

第2章 动力铅酸蓄电池8

2.1概述8

2.2动力铅酸蓄电池的板栅合金9

2.2.1概述9

2.2.2板栅合金对正极板性能的影响10

2.2.3板栅合金对负极板性能的影响11

2.2.4板栅材料的选择11

2.2.5铅合金板栅12

2.2.6轻型板栅14

2.2.7板栅的设计16

2.2.8正极板栅/活性物质界面结构和性能17

2.3动力铅酸蓄电池的活性物质20

2.3.1正极活性物质二氧化铅20

2.3.2负极活性物质海绵状金属铅23

2.4动力铅酸蓄电池的电解液27

2.4.1硫酸电解液27

2.4.2硫酸的电导率28

2.4.3硫酸的冰点28

2.4.4电解液分层29

2.4.5硫酸电解液的固定化29

2.4.6电解液水损失32

2.4.7电解液配方对高倍率VRLA蓄电池放电性能的影响34

2.5动力铅酸蓄电池的隔板34

2.5.1隔板的作用和要求34

2.5.2 VRLA蓄电池的吸液式超细玻璃纤维隔板35

2.5.3 AGM隔板的性能36

2.5.4采用管式正极板的电池隔板37

2.5.5不同使用情况下的电池隔板39

2.5.6 VRLA蓄电池隔板的研究进展39

2.6动力铅酸蓄电池的制造工艺41

2.6.1工艺流程41

2.6.2板栅制造41

2.6.3铅粉制造45

2.6.4铅膏的配制（和膏）47

2.6.5涂板50

2.6.6固化和干燥51

2.6.7极板化成52

2.6.8电池的装配55

2.7动力铅酸蓄电池生产的一致性60

2.7.1生极板的一致性60

2.7.2化成极板的一致性60

2.7.3电池电解液的一致性61

2.7.4安全阀的一致性61

2.7.5电池组装的一致性62

2.8动力铅酸蓄电池的性能与检测63

2.8.1电压63

2.8.2充电特性65

2.8.3放电特性65

2.8.4电池内阻69

2.8.5 VRLA蓄电池的荷电保持能力与自放电69

2.8.6 VRLA蓄电池的早期容量损失与深循环71

2.9卷绕式VRLA蓄电池73

2.10双极性陶瓷隔膜VRLA蓄电池75

2.11泡沫石墨VRLA蓄电池77

2.12超级电池和Pb-C电池77

2.12.1超级电池的开发背景77

2.12.2超级电池和Pb-C电池的工作原理78

2.12.3碳材料的作用机理79

2.12.4超级电池和Pb-C电池的制造技术86

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87

2.13动力铅酸蓄电池的应用91

2.13.1电动自行车91

2.13.2电动牵引车93

2.13.3电动汽车和混合电动汽车93

2.13.4低速电动汽车94

2.13.5汽车电池由启动向辅助动力发展96

参考文献98

第3章 动力碱性蓄电池99

3.1概述99

3.2动力碱性蓄电池的类型101

3.3动力MH-Ni蓄电池101

3.3.1 MH-Ni蓄电池的工作原理101

3.3.2动力MH-Ni蓄电池的集流体材料103

3.3.3动力MH-Ni蓄电池的正极材料107

3.3.4动力MH-Ni蓄电池的负极材料110

3.3.5动力MH-Ni蓄电池的制造工艺113

3.3.6动力MH-Ni蓄电池的性能114

3.4动力Zn-Ni蓄电池117

3.4.1 Zn-Ni蓄电池的工作原理118

3.4.2动力Zn-Ni蓄电池的制造工艺118

3.4.3动力Zn-Ni蓄电池的正极材料119

3.4.4动力Zn-Ni蓄电池的负极材料119

3.4.5动力Zn-Ni蓄电池的现状与改进119

3.5动力碱性蓄电池的应用121

参考文献124

第4章 动力锂离子蓄电池125

4.1概述125

4.2锂离子蓄电池的工作原理125

4.3动力锂离子蓄电池的特点126

4.3.1动力锂离子蓄电池的主要优点126

4.3.2动力锂离子蓄电池的主要缺点127

4.4动力锂离子蓄电池的安全性127

4.4.1正极活性物质热稳定性的影响因素128

4.4.2负极活性物质热稳定性的影响因素129

4.4.3黏结剂对电池热稳定性的影响130

4.4.4电解液成分的热稳定性130

4.4.5正、负极材料比130

4.4.6电池结构130

4.4.7选择热关闭性能好的隔膜131

4.4.8防爆阀131

4.4.9动力锂离子蓄电池安全性检测项目131

4.5动力锂离子蓄电池的正极材料132

4.5.1尖晶石锰酸锂132

4.5.2镍钴锰三元材料139

4.5.3磷酸亚铁锂142

4.5.4磷酸钒锂152

4.5.5其他正极材料160

4.6动力锂离子蓄电池的负极材料168

4.6.1碳基材料168

4.6.2钛酸锂173

4.6.3锡基材料180

4.6.4硅基材料184

4.7动力锂离子蓄电池的电解液188

4.7.1动力锂离子蓄电池对电解质的要求188

4.7.2动力锂离子蓄电池用有机液体电解质189

4.7.3动力锂离子蓄电池用离子液体电解质200

4.7.4动力锂离子蓄电池用固体电解质203

4.8动力锂离子蓄电池制造工艺216

4.8.1动力锂离子蓄电池制造工艺流程216

4.8.2正、负极片的制造219

4.8.3电池的装配封装223

4.8.4电池的化成与分容225

4.9动力锂离子蓄电池的性能与检测226

4.9.1充放电性能226

4.9.2安全性226

4.9.3自放电与储存性能229

4.9.4使用和维护229

4.10动力锂离子蓄电池的保护电路231

4.10.1动力电池的特点231

4.10.2电池组参数232

4.10.3失效机理232

4.10.4监控电压的作用232

4.10.5保护方法233

4.10.6保护芯片234

4.10.7保护板240

4.11动力锂离子蓄电池的组装241

4.12动力锂离子蓄电池的管理244

4.12.1充电技术244

4.12.2均衡方法246

4.12.3电池组管理248

4.13动力锂离子蓄电池的应用251

4.13.1电动汽车、混合电动汽车和插电式混合动力汽车251

4.13.2电动自行车254

4.13.3电动工具255

4.13.4后备电源256

4.13.5航天和军事领域257

参考文献258

第5章 动力金属-空气电池262

5.1动力锌-空气电池262

5.1.1概述262

5.1.2锌-空气电池工作原理264

5.1.3动力锌-空气电池的空气电极265

5.1.4动力锌-空气电池的锌电极268

5.1.5动力锌-空气电池的再生271

5.1.6动力锌-空气电池的应用272

5.1.7动力锌-空气电池的问题与改进275

5.2动力锂-空气电池277

5.2.1概述277

5.2.2锂-空气电极工作机理278

5.2.3水系锂-空气电池278

5.2.4非水系锂-空气电池280

5.2.5锂-空气电池的前景、机遇和挑战289

参考文献290

第6章 燃料电池295

6.1概述295

6.1.1燃料电池概述295

6.1.2燃料电池的分类296

6.1.3燃料电池的特点296

6.1.4燃料电池的发展历史及现状297

6.2质子交换膜燃料电池298

6.2.1燃料电池的结构及工作原理299

6.2.2双极板300

6.2.3催化剂302

6.2.4质子交换膜304

6.2.5膜电极三合一组件308

6.2.6制造工艺310

6.3直接甲醇燃料电池312

6.3.1直接甲醇燃料电池的工作原理和特点313

6.3.2直接甲醇燃料电池电催化剂315

6.3.3 DMFC用质子交换膜的渗透问题320

6.3.4直接甲醇燃料电池的制造工艺322

6.3.5直接甲醇燃料电池商品化要解决的问题323

6.4燃料电池的应用324

6.4.1车载用燃料电池324

6.4.2其他动力用燃料电池328

参考文献332

第7章 超级电容器336

7.1概述336

7.2超级电容器的工作原理339

7.2.1双电层电容339

7.2.2准电容340

7.3超级电容器的材料341

7.3.1电极材料341

7.3.2电解质材料343

7.3.3隔膜材料344

7.3.4其他材料345

7.4超级电容器的制造与检测346

7.4.1卷绕型超级电容器的制造工艺346

7.4.2超级电容器的检测346

7.5超级电容器的应用347

7.5.1电动汽车347

7.5.2工业与消费电子行业350

7.5.3新能源发电装置辅助电源351

7.5.4军事、航空航天352

参考文献353