化學電源

前言

　　化學電源，是一種將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。自1859年普蘭特（R.G.Plante）試制成功鉛酸電池、1868年法國勒克朗謝（C.Leclanee）制成鋅錳干電池以來，化學電源經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成獨立完整的科技與工業(yè)體系。全世界已有1000多種不同系列和型號規(guī)格的電池產(chǎn)品?；瘜W電源已成為人們生活中應(yīng)用極為廣泛的方便能源。今天，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、火車、汽車、潛艇、魚雷、軍用導(dǎo)彈、火箭、飛機，哪一樣都離不開電源技術(shù)的發(fā)展。電源技術(shù)的進步，大大加速了現(xiàn)代移動通訊、家用電器乃至兒童玩具的發(fā)展速度。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和為了保護人類生存的環(huán)境，對新型化學電源又提出了更高的要求?？梢灶A(yù)言，產(chǎn)量大、價格低、應(yīng)用范圍廣的鋅-錳電池、鉛酸蓄電池仍將占有世界上電池的大部分市場，而性能優(yōu)越的鋰離子電池、金屬氫化物-鎳電池、可充無汞堿性鋅-錳電池、燃料電池將是21世紀最受歡迎的綠色電池并擠占電池市場。隨著人們生活水平的提高和電池技術(shù)的發(fā)展，以電池為能源的電動汽車將逐步取代部分燃油汽車，新型化學電源的時代已經(jīng)到來。　　本書在闡明化學電源的基本理論和基本概念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地敘述了鋅-錳電池、鉛酸蓄電池、鎘-鎳電池、氫-鎳電池、鋰電池、固體電解質(zhì)電池、燃料電池的電化學原理和制造技術(shù)，反映了新型高能金屬氫化物-鎳電池、鋰離子電池、可充無汞堿性鋅-錳電池、燃料電池的最新技術(shù)成果。

內(nèi)容概要

　　《化學電源：電池原理及制造技術(shù)》在闡明化學電源基本理論和基本概念的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地敘述了鋅-錳電池、鉛酸蓄電池的原理和制造技術(shù)，全面地敘述了各類新型化學電源的結(jié)構(gòu)、性能和制造工藝，是一本理論性較強，又密切結(jié)合電池生產(chǎn)實踐的專著，既適合作高等學校教材，又是一本從事電池研究開發(fā)和生產(chǎn)的工程技術(shù)人員使用的參考書。　　全書共分14章，內(nèi)容包括概論、化學電源的理論基礎(chǔ)、一次電池、鉛酸蓄電池、鎘-鎳電池、氫-鎳電池、鋰電池、鋰離子電池、激活電池、固體電解質(zhì)電池、燃料電池、氧化還原液流電池、電化學電容器、電池檢測技術(shù)和電池設(shè)計?！　　痘瘜W電源：電池原理及制造技術(shù)》可作為高等學?！半娀瘜W工程”專業(yè)本科生教材，也可作為化工、有色冶金、應(yīng)用化學、材料化學專業(yè)的參考書。同時，可供從事化學電源的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

書籍目錄

第1章 化學電源概論1.1 化學電源的組成1.1.1 電極類型及結(jié)構(gòu)1.1.2 電極粘結(jié)劑1.1.3 化學電源用隔膜1.1.4 封口劑1.1.5 電池組1.2 化學電源的分類1.3 化學電源的工作原理1.3.1 一次電池工作原理1.3.2 高能電池原理1.4 化學電源的性能1.4.1 原電池電動勢1.4.2 電池內(nèi)阻1.4.3 開路電壓和工作電壓1.4.4 電池的容量與比容量1.4.5 電池的能量和比能量1.4.6 電池的功率和比功率1.4.7 貯存性能和自放電1.4.8 電池壽命1.5 化學電源的應(yīng)用第2章 化學電源的理論基礎(chǔ)2.1 電池電動勢2.2 丁逆電池和可逆電極2.2.1 可逆電池2.2.2 可逆電極2.2.3 可逆電池熱力學2.3 濃差電池2.3.1 離子濃差電池2.3.2 電極濃差電池2.4 電極過程2.4.1 極化作用2.4.2 過電位2.4.3 電化學步驟的基本動力學方程式2.5 氣體電極過程2.5.1 氫電極過程2.5.2 氧電極過程2.5.3 電催化作用2.5.4 氣體擴散電極2.6 半導(dǎo)體電化學2.6.1 半導(dǎo)體-溶液界面反應(yīng)2.6.2 半導(dǎo)體空間電荷層2.6.3 光電化學電池第3章 一次化學電源3.1 概述3.2 鋅-錳電池3.2.1 鋅-錳電池的分類3.2.2 鋅-錳電池的工作原理3.2.3 鋅-錳電池材料3.2.4 鋅-錳電池制造工藝3.2.5 鋅-錳電池的主要性能3.2.6 可充堿性鋅-錳電池的充電制度3.3 鋅-氧化汞電池3.3.1 鋅-氧化汞電池的工作原理3.3.2 鋅-氧化汞電池結(jié)構(gòu)和制造工藝3.3.3 鋅-氧化汞電池的性能3.4 鋅-銀電池3.4.1 概述3.4.2 鋅-銀電池的工作原理3.4.3 鋅-銀電池制造工藝3.4.4 鋅-銀扣式電池的制造3.4.5 鋅-銀電池的性能3.5 鋅-空氣電池3.5.1 概述3.5.2 鋅-空氣電池的工作原理3.5.3 鋅-空氣電池的結(jié)構(gòu)及制造工藝3.5.4 鋅-空氣電池的性能第4章 鉛酸蓄電池4.1 概述4.1.1 鉛酸蓄電池分類及型號4.1.2 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)4.2 鉛酸蓄電池的化學原理4.2.1 電池反應(yīng)4.2.2 Pb-H2S04-H20系電位9-pH圖4.3 二氧化鉛電極4.3.1 Pb0，的物理化學性質(zhì)4.3.2 正極充放電反應(yīng)機理4.4 負極活性物質(zhì)4.4.1 鉛負極的充放電機理4.4.2 鉛負極添加劑及其作用機理4.4.3 鉛負極的不可逆硫酸鹽化及消除方4.4.4 鉛負極自放電4.5 板柵合金4.5.1 板柵的作用及性能4.5.2 板柵腐蝕4.5.3 板柵合金分類及特性4.6 隔板4.6.1 微孔硬橡膠隔板4.6.2 聚氯乙烯(PVC)塑料隔板4.6.3 聚烯烴樹脂微孔隔板4.6.4 玻璃棉紙漿復(fù)合隔板4.6.5 玻璃絲隔板及套管4.7 電解液4.8 鉛酸蓄電池的制造工藝4.8.1 板柵制造4.8.2 生極板制造4.8.3 極板化成4.8.4 電池化成4.8.5 鉛酸蓄電池裝配4.9 鉛酸蓄電池的性能4.9.1 電性能4.9.2 充放電特性……第5章　鎘-鎳電池第6章　氫-鎳電池第7章　鋰電池第8章　鋰電子電池第9章　激活電池第10章　固體電解質(zhì)電池第11章　燃料電池第12章　氧化還原液流電池第13章　電化學電容器EC第14章　電池設(shè)計與電池檢測技術(shù)附表參考文獻

章節(jié)摘錄

　　通常把對平衡現(xiàn)象的偏離稱為極化現(xiàn)象或極化作用。熱力學平衡過程與可逆現(xiàn)象緊密相連?？赡孢^程或平衡過程的變化率是很小的，但實際過程必須有一定的速率，有時還要求有很高的速率。例如現(xiàn)代對電動汽車的要求之一是必須有大電流放電，即要求反應(yīng)速率很大，這樣必然產(chǎn)生偏離平衡值的現(xiàn)象，即極化現(xiàn)象。如電阻極化就是由于電池或電解池有電阻，因而使電位出現(xiàn)偏離平衡值的現(xiàn)象。電池或電解池的電阻有電解質(zhì)的電阻、電極材料的電阻，甚至還有由于反應(yīng)產(chǎn)物的附著（如氫氧化物沉淀在電極上）造成的電阻等。濃差極化是電化學反應(yīng)進行時作用物濃度的變化造成電極電位對平衡值的偏差。例如ZN的電沉積，電極附近的濃度顯然低于平衡時的濃度，由于擴散與遷移較緩慢，必然低于溶液本體的濃度，這也會反映到電極電位的變化，稱為濃差極化。電荷的積累也可能是由于放電步驟本身遲緩造成的，魯姆金稱為遲緩放電。后期的研究又表明，緊挨著放電步驟的（除擴散步驟以外）前置步驟（如配合物離解）及后續(xù)步驟（如放電以后形成的金屬原子進入晶格）也可能很慢。這些緩慢步驟造成電極電位對平衡現(xiàn)象的偏差，往往稱為電化學極化。

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