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郭炳焜 等 著

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• 化学电源
• 电池
• 电化学
• 储能
• 制造技术
• 材料科学
• 能源
• 可充电电池
• 电池原理
• 新能源

出版社： 中南大学出版社

ISBN：9787811059885

版次：1

商品编码：10115634

包装：平装

开本：32开

出版时间：2009-12-01

页数：742

正文语种：中文

内容简介

　　《化学电源：电池原理及制造技术》在阐明化学电源基本理论和基本概念的基础上，全面系统地叙述了锌-锰电池、铅酸蓄电池的原理和制造技术，全面地叙述了各类新型化学电源的结构、性能和制造工艺，是一本理论性较强，又密切结合电池生产实践的专著，既适合作高等学校教材，又是一本从事电池研究开发和生产的工程技术人员使用的参考书。
　　全书共分14章，内容包括概论、化学电源的理论基础、一次电池、铅酸蓄电池、镉-镍电池、氢-镍电池、锂电池、锂离子电池、激活电池、固体电解质电池、燃料电池、氧化还原液流电池、电化学电容器、电池检测技术和电池设计。
　　《化学电源：电池原理及制造技术》可作为高等学校“电化学工程”专业本科生教材，也可作为化工、有色冶金、应用化学、材料化学专业的参考书。同时，可供从事化学电源的工程技术人员和科研人员参考。

内页插图

目录

第1章 化学电源概论
1.1 化学电源的组成
1.1.1 电极类型及结构
1.1.2 电极粘结剂
1.1.3 化学电源用隔膜
1.1.4 封口剂
1.1.5 电池组
1.2 化学电源的分类
1.3 化学电源的工作原理
1.3.1 一次电池工作原理
1.3.2 高能电池原理
1.4 化学电源的性能
1.4.1 原电池电动势
1.4.2 电池内阻
1.4.3 开路电压和工作电压
1.4.4 电池的容量与比容量
1.4.5 电池的能量和比能量
1.4.6 电池的功率和比功率
1.4.7 贮存性能和自放电
1.4.8 电池寿命
1.5 化学电源的应用

第2章 化学电源的理论基础
2.1 电池电动势
2.2 丁逆电池和可逆电极
2.2.1 可逆电池
2.2.2 可逆电极
2.2.3 可逆电池热力学
2.3 浓差电池
2.3.1 离子浓差电池
2.3.2 电极浓差电池
2.4 电极过程
2.4.1 极化作用
2.4.2 过电位
2.4.3 电化学步骤的基本动力学方程式
2.5 气体电极过程
2.5.1 氢电极过程
2.5.2 氧电极过程
2.5.3 电催化作用
2.5.4 气体扩散电极
2.6 半导体电化学
2.6.1 半导体-溶液界面反应
2.6.2 半导体空间电荷层
2.6.3 光电化学电池

第3章 一次化学电源
3.1 概述
3.2 锌-锰电池
3.2.1 锌-锰电池的分类
3.2.2 锌-锰电池的工作原理
3.2.3 锌-锰电池材料
3.2.4 锌-锰电池制造工艺
3.2.5 锌-锰电池的主要性能
3.2.6 可充碱性锌-锰电池的充电制度
3.3 锌-氧化汞电池
3.3.1 锌-氧化汞电池的工作原理
3.3.2 锌-氧化汞电池结构和制造工艺
3.3.3 锌-氧化汞电池的性能
3.4 锌-银电池
3.4.1 概述
3.4.2 锌-银电池的工作原理
3.4.3 锌-银电池制造工艺
3.4.4 锌-银扣式电池的制造
3.4.5 锌-银电池的性能
3.5 锌-空气电池
3.5.1 概述
3.5.2 锌-空气电池的工作原理
3.5.3 锌-空气电池的结构及制造工艺
3.5.4 锌-空气电池的性能

第4章 铅酸蓄电池
4.1 概述
4.1.1 铅酸蓄电池分类及型号
4.1.2 铅酸蓄电池的结构
4.2 铅酸蓄电池的化学原理
4.2.1 电池反应
4.2.2 Pb-H2S04-H20系电位9-pH图
4.3 二氧化铅电极
4.3.1 Pb0，的物理化学性质
4.3.2 正极充放电反应机理
4.4 负极活性物质
4.4.1 铅负极的充放电机理
4.4.2 铅负极添加剂及其作用机理
4.4.3 铅负极的不可逆硫酸盐化及消除方
4.4.4 铅负极自放电
4.5 板栅合金
4.5.1 板栅的作用及性能
4.5.2 板栅腐蚀
4.5.3 板栅合金分类及特性
4.6 隔板
4.6.1 微孔硬橡胶隔板
4.6.2 聚氯乙烯(PVC)塑料隔板
4.6.3 聚烯烃树脂微孔隔板
4.6.4 玻璃棉纸浆复合隔板
4.6.5 玻璃丝隔板及套管
4.7 电解液
4.8 铅酸蓄电池的制造工艺
4.8.1 板栅制造
4.8.2 生极板制造
4.8.3 极板化成
4.8.4 电池化成
4.8.5 铅酸蓄电池装配
4.9 铅酸蓄电池的性能
4.9.1 电性能
4.9.2 充放电特性
……

第5章 镉-镍电池
第6章 氢-镍电池
第7章 锂电池
第8章 锂电子电池
第9章 激活电池
第10章 固体电解质电池
第11章 燃料电池
第12章 氧化还原液流电池
第13章 电化学电容器EC
第14章 电池设计与电池检测技术
附表
参考文献

精彩书摘

　　通常把对平衡现象的偏离称为极化现象或极化作用。热力学平衡过程与可逆现象紧密相连。可逆过程或平衡过程的变化率是很小的，但实际过程必须有一定的速率，有时还要求有很高的速率。例如现代对电动汽车的要求之一是必须有大电流放电，即要求反应速率很大，这样必然产生偏离平衡值的现象，即极化现象。如电阻极化就是由于电池或电解池有电阻，因而使电位出现偏离平衡值的现象。电池或电解池的电阻有电解质的电阻、电极材料的电阻，甚至还有由于反应产物的附着（如氢氧化物沉淀在电极上）造成的电阻等。浓差极化是电化学反应进行时作用物浓度的变化造成电极电位对平衡值的偏差。例如ZN的电沉积，电极附近的浓度显然低于平衡时的浓度，由于扩散与迁移较缓慢，必然低于溶液本体的浓度，这也会反映到电极电位的变化，称为浓差极化。电荷的积累也可能是由于放电步骤本身迟缓造成的，鲁姆金称为迟缓放电。后期的研究又表明，紧挨着放电步骤的（除扩散步骤以外）前置步骤（如配合物离解）及后续步骤（如放电以后形成的金属原子进入晶格）也可能很慢。这些缓慢步骤造成电极电位对平衡现象的偏差，往往称为电化学极化。

前言/序言

　　化学电源，是一种将化学能转化为电能的装置。自1859年普兰特（R.G.Plante）试制成功铅酸电池、1868年法国勒克朗谢（C.Leclanee）制成锌锰干电池以来，化学电源经历了100多年的发展历史，现已形成独立完整的科技与工业体系。全世界已有1000多种不同系列和型号规格的电池产品。化学电源已成为人们生活中应用极为广泛的方便能源。今天，人造卫星、宇宙飞船、火车、汽车、潜艇、鱼雷、军用导弹、火箭、飞机，哪一样都离不开电源技术的发展。电源技术的进步，大大加速了现代移动通讯、家用电器乃至儿童玩具的发展速度。随着高新技术的发展和为了保护人类生存的环境，对新型化学电源又提出了更高的要求。可以预言，产量大、价格低、应用范围广的锌-锰电池、铅酸蓄电池仍将占有世界上电池的大部分市场，而性能优越的锂离子电池、金属氢化物-镍电池、可充无汞碱性锌-锰电池、燃料电池将是21世纪最受欢迎的绿色电池并挤占电池市场。随着人们生活水平的提高和电池技术的发展，以电池为能源的电动汽车将逐步取代部分燃油汽车，新型化学电源的时代已经到来。
　　本书在阐明化学电源的基本理论和基本概念的基础上，系统地叙述了锌-锰电池、铅酸蓄电池、镉-镍电池、氢-镍电池、锂电池、固体电解质电池、燃料电池的电化学原理和制造技术，反映了新型高能金属氢化物-镍电池、锂离子电池、可充无汞碱性锌-锰电池、燃料电池的最新技术成果。

材料科学前沿：先进储能材料与器件设计 本书聚焦于现代能源存储领域最前沿的研究方向，深入探讨了从基础材料科学到高性能电池器件设计的完整链条。全书以严谨的学术态度和前瞻性的研究视角，旨在为化学电源、电化学工程、材料科学及相关领域的研究人员、工程师和高年级学生提供一份全面、深入且极具参考价值的技术手册和理论指南。 --- 第一部分：新能源与储能技术的基础与挑战 第一章：全球能源转型与储能技术战略地位 本章首先宏观概述了当前世界能源结构面临的挑战，包括化石燃料依赖性、气候变化压力以及对可持续发展目标的追求。在此背景下，电化学储能技术被确立为实现能源系统灵活化、清洁化的核心支柱。章节详细分析了电网级储能、分布式储能以及便携式储能对不同技术路线的需求差异。重点阐述了当前主要的挑战，例如能量密度、功率密度、循环寿命、安全性和全生命周期成本之间的复杂权衡关系。通过对现有技术路线（如锂离子电池、钠离子电池、液流电池、超级电容器等）的比较分析，为后续深入探讨特定材料体系奠定基础。 第二章：电化学储能机理与性能表征 本章是理解和优化储能器件性能的理论基石。内容涵盖了电化学反应动力学、电荷/离子传输理论以及界面现象的微观机理。详细介绍了法拉第过程（如锂离子嵌入/脱出、氧化还原反应）和非法拉第过程（如双电层电容形成）的数学模型和物理图像。在性能表征方面，本书超越了传统的充放电测试，重点介绍了先进的电化学谱学技术，如电化学阻抗谱（EIS）、在位拉曼光谱（in-situ Raman）、X射线吸收精细结构（XAFS）以及原位/非原位透射电子显微镜（TEM）等，用以解析材料在工作状态下的结构演变、相变行为和界面副反应，从而指导材料的理性设计。 --- 第二部分：下一代高能量密度正极材料的创新 第三章：富锂锰基高电压正极材料的挑战与机遇 本章聚焦于当前锂离子电池能量密度瓶颈的关键——富锂锰基氧化物（如Li[Ni$_{x}$Mn$_{y}$Co$_{z}$]O$_{2}$，LMR-NMC）的深入研究。详细解析了其高容量来源（混合价态氧参与的氧化还原机制），并系统梳理了导致性能衰减的核心问题，包括电压衰减（Voltage Fade）、氧析出、结构坍塌以及界面副反应。本章提出了一系列先进的材料改性策略，如表面包覆（如氧化铝、氮化硼）、核心-壳结构构建以及通过掺杂调控晶格稳定性，旨在实现高电压（>4.5 V）下的长循环寿命。 第四章：全固态电池（ASSB）的关键正极体系 转向固态电解质体系，本章专门探讨了与固态电解质兼容的高电压正极材料。重点分析了硫化物（如LGPS、argyrodites）和氧化物（如LLZO、NASICON型）固态电解质的离子电导率机制。针对固态电池特有的界面阻抗问题，详细讨论了如何通过优化正极颗粒形貌（如纳米化、导电网络构建）和界面工程来降低固-固界面接触电阻。此外，对高电压操作下正极材料与氧化物固态电解质之间的化学兼容性及腐蚀机理进行了深入剖析。 第五章：无钴及高镍正极材料的结构工程 本章聚焦于降低成本和提高能量密度的迫切需求，详细阐述了高镍（>80% Ni）NMC材料的合成控制与结构稳定性研究。通过晶体学分析，解释了高镍材料在脱嵌锂过程中易发生的层状-尖晶石相变。针对镍含量提高带来的热稳定性下降问题，本章系统比较了表面梯度掺杂、单晶化技术以及三元固溶体设计对抑制晶界重构和热失控风险的有效性。此外，还对钠离子电池中性能优异的普鲁士蓝类似物（PBA）和层状氧化物（如Na$_{x}$TMO$_{2}$）的结构稳定性进行了专题讨论。 --- 第三部分：新型负极与界面化学的突破 第六章：硅基负极材料的体积膨胀管理 硅作为下一代高容量负极（理论容量超过3500 mAh/g）的主流候选者，其十倍以上的体积膨胀是实际应用的最大障碍。本章从材料科学角度剖析了体积变化导致的电极粉化、固体电解质界面（SEI）膜的持续破裂与再生过程。重点介绍了解决策略，包括：多孔硅结构设计（如核壳结构、气凝胶）、碳材料复合（如导电聚合物涂层、碳纳米管网络）以及新型粘结剂（如弹性聚合物）的应用，旨在实现稳定、可逆的离子传输通道。 第七章：金属锂负极与界面稳定性控制 金属锂负极是实现超高能量密度（>500 Wh/kg）的终极目标，但其枝晶生长导致的内部短路是安全性的主要威胁。本章详尽分析了枝晶形成的热力学和动力学驱动因素，并重点介绍了界面工程的多种先进方法。详细阐述了人工界面层（Artificial SEI, ASEI）的构建技术，如原子层沉积（ALD）制备的无机薄膜和原位形成的有机/无机复合层，如何有效抑制锂枝晶的形成、均匀化锂沉积形貌，并提高锂金属电池的界面相容性。 第八章：新型电解液与固体电解质的分子设计 本章探讨了电解液和固态电解质作为离子传输介质的设计原理。在液态电解液方面，分析了氟代碳酸酯、离子液体以及高浓度电解液（HCE）对SEI膜形成的影响机制，以及如何通过添加功能性添加剂（如FEC、VC）来稳定界面，抑制电解液的氧化分解。在固态电解质部分，深入讲解了离子迁移路径（如晶格跳跃、格点间隙扩散）的理论基础，并对不同类型固态电解质（聚合物、氧化物、硫化物）的离子传输机制、化学兼容性和机械稳定性进行了对比评估。 --- 第四部分：先进电化学储能器件的应用与集成 第九章：超级电容器与混合储能系统的耦合 本书不仅关注电池体系，也全面覆盖了超级电容器（SC）的最新进展。系统介绍了双电层电容（EDLC）和法拉第赝电容材料（如金属氧化物、导电聚合物）的结构特点和性能优势。重点阐述了混合离子电容器（LIC）的设计理念，即如何通过优化正负极的充放电机制和速率匹配，实现高功率密度与高能量密度的折衷。讨论了这些器件在瞬态功率需求、快速充放电应用中的集成方案。 第十章：电池热管理、安全评估与寿命预测 电池安全是所有储能技术商业化的生命线。本章详细介绍了热失控的物理化学过程，包括热失控的触发机制（如SEI分解、电解液分解、正极相变）。内容涵盖了先进的热管理技术，如相变材料（PCM）辅助散热和主动冷却系统的集成设计。在寿命预测方面，介绍了基于数据驱动的机器学习模型与电化学老化机理模型的结合方法，用于实时监控电池健康状态（SOH）和剩余可用寿命（RUL），以优化电池管理系统（BMS）的控制策略。 第十一章：可持续性与电池回收技术 鉴于关键金属资源（如锂、钴、镍）的供应风险，本章对化学电源的可持续性发展进行了探讨。详细评估了不同回收工艺的优缺点，包括：湿法冶金（酸浸、溶剂萃取）、火法冶金以及直接回收法（Direct Recycling）。重点分析了如何通过优化预处理和分选工艺，提高回收材料的纯度和电化学性能，最终实现从“摇篮到摇篮”的闭环供应链管理，为未来大规模储能系统的部署奠定环境和经济基础。 --- 本书结构清晰，理论深度与工程实践紧密结合，是理解和推动下一代先进储能技术发展的不可多得的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实让人眼前一亮，封面采用了哑光处理，手感细腻沉稳，主色调的深蓝与金色的字体搭配，散发出一种专业又不失典雅的气质。拿到手里时，能感觉到纸张的克重和质感都非常上乘，这在技术类书籍中实属难得。内页的排版布局也相当考究，图文并茂的呈现方式极大地提升了阅读体验。特别是那些复杂的化学结构图和电池工作原理示意图，线条清晰，标注详尽，即便是初次接触这个领域的读者，也能迅速抓住重点。作者显然在书籍的美学设计上也投入了大量心力，使得原本枯燥的理论知识在视觉上变得更为友好和易于消化。装订工艺牢固可靠，可以放心长期翻阅，不会出现散页的情况。这种对细节的把控，体现出出版方对技术内容传播质量的重视，让人在开始阅读之前，就对书中的内容充满了期待和敬意。

评分☆☆☆☆☆

作者在文字表达上展现出一种罕见的、清晰而又不失个性的叙述风格。它不同于传统教材那种刻板、晦涩的“教科书腔调”，而是带着一种引导和启发读者的热情。在阐述一些复杂的、容易混淆的概念时，作者经常会使用形象的比喻或者设置一些“思考题”式的引导句，仿佛一位经验丰富的导师在耳边进行一对一的讲解。这种亲切而不失严谨的文风，极大地减轻了阅读过程中的认知负担。我可以感受到作者对这个领域的深厚情感和希望后辈能够少走弯路的良苦用心。阅读体验非常流畅，即便是遇到需要反复研读的段落，其逻辑脉络也清晰可见，让人愿意沉浸其中，而不是产生畏难情绪而选择性跳过。

评分☆☆☆☆☆

从实际应用的角度来看，这本书的实用价值同样不可小觑。它没有将理论与实践割裂开来，而是非常巧妙地将原理知识转化为了具体的制造工艺流程分析。例如，在介绍正极材料的制备方法时，书中不仅详细描述了共沉淀法、固相反应法等主流工艺的化学计量关系，还细致探讨了煅烧温度、气氛控制对最终颗粒形貌和电化学性能的影响。此外，对于电池组装过程中的关键技术，如极耳焊接、电解液注液和封装密封等环节的质量控制要点，也进行了详尽的论述。这种从原子层面的理解到宏观生产环节的把控，构建了一个完整的知识链条，使得读者能够更好地理解工艺参数调整背后的科学依据，对于提升生产线的良品率和电池的长期循环寿命具有直接的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论深度让人印象深刻，它绝非泛泛而谈的入门科普读物，而是直击核心的专业教材。书中对电化学反应动力学和热力学基础的阐述极其扎实和系统，每一个公式的推导都逻辑严密，层层递进，没有丝毫的跳跃感。尤其是在讨论电极/电解质界面的双电层结构和电荷转移机制时，作者引用了大量前沿的研究成果和经典的理论模型，并用清晰的语言对其进行了深入浅出的解读。这对于那些希望深入理解电池“为什么能工作”的工程师或研究生来说，无疑是一座宝库。我特别欣赏作者在解释前沿概念时所采取的谨慎态度，总是先建立起坚实的经典理论基础，再逐步引入新概念，确保读者理解的连贯性和深刻性。读完某些章节后，那种豁然开朗的感觉，是很多同类书籍难以给予的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考价值和广度也超出了我的预期。在每一章节的末尾，作者都附带了一份精心挑选的参考文献列表，这些引用不仅涵盖了经典的奠基性论文，更包含了近几年内发表在高影响力期刊上的突破性研究成果。这使得这本书成为了一个绝佳的“信息导航仪”。对于我这样需要追踪行业最新动态的研究人员来说，它提供了一个极佳的起点，指明了深入研究的方向和最新的技术热点，比如固态电解质的界面兼容性问题，或者新型添加剂对SEI膜的调控作用。这种紧跟时代脉搏的学术严谨性，确保了书中知识的时效性，使其不仅仅是一本关于“原理”的书，更是一本关于“当前前沿”的实战指南，极大地提高了其在专业领域内的地位。

评分☆☆☆☆☆

很全面和很专业的工具书

评分☆☆☆☆☆

很全面和很专业的工具书

评分☆☆☆☆☆

浅显易懂，书籍挺不错的

评分☆☆☆☆☆

不错的一本书，很值得购买

评分☆☆☆☆☆

还行，总体满意，书是正版的

评分☆☆☆☆☆

是经典的电池专业书籍，有深度有广度，值得一看

评分☆☆☆☆☆

挺好的，多看书。

评分☆☆☆☆☆

单位买的，很好，满意

评分☆☆☆☆☆

还行，总体满意，书是正版的