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内容简介

　　《化学电源》在阐述电化学基本原理和化学电源基本慨念的基础上．系统地讲述了各种主要化学电源的原理、结构和制造工艺，以及以电化学基本原理为基础的电化学电容器。全书共分12章，包括电化学理论基础、化学电源概论、锌锰电池、铅酸电池、镉镍电池、金属氢化物镍电池、锌银电池、锂电池、锂离子电池、燃料电池、电化学电容器以及电极材料和电池测试技术。《化学电源》注重理论联系实际，既适合高等院校相关专业作为教材使用，也适合相关工程技术人员作为参考。

内页插图

目录

第l章 电化学理论基础
1.1 电极电势与电池电动势
1.1.1 电极／溶液界面的结构
1.1.2 绝对电极电势与相对电极电势
1.1.3 电极电势和电池电动势
1.1.4 电池电动势与温度和压力的关系

1.2 电化学反应的特点及研究方法
1.2.1 电化学反应的特点
1.2.2 电化学反应基本概念
1.2.3 极化曲线及其测量方法
1.2.4 电极过程特征及研究方法

1.3 电化学步骤动力学
1.3.1 电极电势对反应速度的影响
1.3.2 稳态极化的动力学公式
1.3.3 多电子转移过程

1.4 液相传质过程动力学
1.4.1 液相传质的方式
1.4.2 稳态扩散过程
1.4.3 电化学步骤不可逆时的稳态扩散

1.5 气体电极过程
1.5.1 氢析出电极过程
1.5.2 氧电极过程

第2章 化学电源概论
2.1 化学电源的发展
2.2 化学电源的分类

2.3 化学电源的工作原理及组成
2.3.1 化学电源的工作原理
2.3.2 化学电源的组成

2.4 化学电源的电性能
2.4.1 电池的电动势
2.4.2 电池的开路电压
2.4.3 电池的内阻
2.4.4 电池的工作电压
2.4.5 电池的容量与比容量
2.4.6 电池的能量与比能量
2.4.7 电池的功率与比功率
2.4.8 电池的储存性能与自放电
2.4.9 循环寿命

2.5 化学电源中的多孔电极
2.5.1 多孔电极的意义
2.5.2 两相多孔电极
2.5.3 三相多孔电极

第3章 锌锰电池
3.1 概述
3.2 二氧化锰电极
3.2.1 二氧化锰阴极还原的初级过程
3.2.2 二氧化锰阴极还原的次级过程
3.2.3 二氧化锰阴极还原的控制步骤

3.3 锌电极
3.3.1 锌电极的阳极氧化过程
3.3.2 锌电极的钝化
3.3.3 锌电极的自放电

3.4 锌锰电池材料
3.4.1 二氧化锰材料
3.4.2 锌材料
3.4.3 电解质
3.4.4 隔膜
3.4.5 导电材料
3.4.6 锌膏凝胶剂

3.5 锌锰电池制造工艺
3.5.1 糊式锌锰电池
3.5.2 纸板电池
3.5.3 叠层锌锰电池
3.5.4 碱性锌锰电池
3.5.5 可充碱性锌锰电池

3.6 锌锰电池的主要性能
3.6.1 开路电压与工作电压
3.6.2 欧姆内阻、短路电流和负荷电压
3.6.3 容量及其影响因素
3.6.4 储存性能
3.6.5 高温性能和低温性能

第4章 铅酸蓄电池
4.1 概述
4.1.1 铅酸蓄电池的发展
4.1.2 铅酸蓄电池的结构
4.1.3 铅酸蓄电池的用途
4.1.4 铅酸蓄电池的特点

4.2 铅酸蓄电池的热力学基础
4.2.1 电池反应、电动势
4.2.2 铅一硫酸水溶液的电势一pH图

4.3 板栅
4.3.1 板栅合金
4.3.2 铅板栅的腐蚀

4.4 二氧化铅正极
4.4.1 二氧化铅的多晶现象
4.4.2 二氧化铅颗粒的凝胶一晶体形成理论
4.4.3 正极活性物质的反应机理

4.5 铅负极
4.5.1 铅负极的反应机理
4.5.2 铅负极的钝化
4.5.3 负极活性物质的收缩与添加剂
4.5.4 铅负极的自放电
4.5.5 铅负极的不可逆硫酸盐化
4.5.6 高倍率部分荷电状态下铅负极的硫酸铅积累

4.6 铅酸蓄电池的电性能
4.6.1 铅酸蓄电池的电压与充放电特性
4.6.2 铅酸蓄电池的容量及其影响因素
4.6.3 铅酸蓄电池的失效模式和循环寿命
4.6.4 铅酸电池的充电接受能力

4.7 铅酸蓄电池制造工艺原理
4.7.1 板栅制造
4.7.2 铅粉制造
4.7.3 铅膏的配制
4.7.4 生极板的制造
4.7.5 极板化成
4.7.6 电池装配

第5章 镉镍电池
5.1 概述
5.2 镉镍电池的工作原理
5.2.1 成流反应
5.2.2 电极电势与电动势

5.3 氧化镍电极
5.3.1 氧化镍电极的反应机理
5.3.2 氧化镍电极的添加剂
5.3.3 氧化镍电极材料

5.4 镉电极
5.4.1 反应机理
5.4.2 镉电极的钝化与聚结
5.4.3 镉电极的充电效率与自放电
5.4.4 镉电极材料

5.5 密封镉镍电池
5.5.1 密封原理
5.5.2 密封措施

5.6 镉镍电池的电性能
5.6.1 充放电曲线
5.6.2 记忆效应
5.6.3 循环寿命
5.6.4 自放电

5.7 镉镍电池的制造工艺
5.7.1 有极板盒式电极的制造
5.7.2 烧结式电极的制造
5.7.3 黏结式电极的制造
5.7.4 发泡式电极的制造
5.7.5 纤维式电极的制造
5.7.6 电沉积镉电极的制造
5.7.7 密封镉镍电池的制造

第6章 金属氢化物镍电池
6.1 概述
6.2 MH－Ni电池的工作原理与特点
6.2.1 MH—Ni电池的工作原理
6.2.2 MH—Ni电池的密封
6.2.3 金属氢化物一镍电池的特点

6.3 储氢合金电极
6.3.1 储氢合金的性质
6.3.2 储氢合金电极的电化学容量
6.3.3 储氢合金的分类
6.3.4 AB5型储氢合金
6.3.5 ABe型储氢合金
6.3.6 储氢合金的制备
6.3.7 储氢合金电极的制造
6.3.8 储氢合金电极的性能衰减
6.3.9 储氢合金的表面处理技术

6.4 MH－Ni电池的性能
6.4.1 MH—Ni电池充放电特性
6.4.2 温度特性
6.4.3 内压
6.4.4 自放电特性
6.4.5 循环寿命

第7章 锌氧化银电池
7.1 概述
7.2 锌氧化银电池的工作原理
7.2.1 电极反应
7.2.2 电极电势与电动势

7.3 氧化银电极
7.3.1 充放电曲线
7.3.2 氧化银电极的自放电

7.4 锌负极
7.4.1 锌的阳极钝化
7.4.2 锌的阴极沉积过程

7.5 锌氧化银电池的电化学性能
7.5.1 放电特性
7.5.2 锌银电池的循环寿命

7.6 锌银电池结构与制造工艺
7.6.1 电极制备
7.6.2 隔膜和电解液
7.6.3 电池装配

第8章 锂电池
8.1 概述
8.1.1 锂电池的发展与特点
8.1.2 锂电池分类

8.2 锂电池的电极与电解液
8.2.1 正极材料
8.2.2 锂负极
8.2.3 电解液

8.3 Li-MnO2电池
8.3.1 Li-Mno2电池的特点及基本原理
8.3.2 Li-MnO2电池的结构与制备
8.3.3 Li-MnO2电池特性

8.4 Li-SOCl2电池
8.4.1 特点及基本原理
8.4.2 Li—SOCl2电池的组成和结构
8.4.3 Li-SOCl2电池的电化学特性

8.5 Li-S02电池
8.5.1 基本原理
8.5.2 Li—S02电池结构与制造工艺
8.5.3 Li—SOz电池特性

8.6 其他锂电池
8.6.1 Li-(Cfx)n电池
8.6.2 Li-I2电池

第9章 锂离子电池
9.1 概述
9.1.1 锂离子电池的发展史
9.1.2 锂离子电池的工作原理
9.1.3 锂离子电池的特点和应用

9.2 锂离子电池的正极材料
9.2.1 钴酸锂
9.2.2 锰酸锂
9.2.3 镍酸锂
9.2.4 磷酸亚铁锂
9.2.5 其他正极材料

9.3 锂离子电池的负极材料
9.3.1 碳素材料
9.3.2 合金负极材料
9.3.3 其他负极材料

9.4 锂离子电池的电解液
9.4.1 有机溶剂
9.4.2 电解质盐
9.4.3 电解液添加剂

9.5 聚合物锂离子电池
9.5.1 聚合物锂离子电池的特点
9.5.2 聚合物锂离子电池的结构

9.6 锂离子电池的制造工艺
9.6.1 极片制造
9.6.2 电池的装配
9.6.3 聚合物锂离子电池的制造

9.7 锂离子电池的性能
9.7.1 充放电性能
9.7.2 安全性
9.7.3 自放电与储存性能
9.7.4 使用和维护

第10章 燃料电池
10.1 燃料电池概述
10.1.1 燃料电池的发展历史
10.1.2 燃料电池的工作原理
10.1.3 燃料电池的工作特点
10.1.4 燃料电池的类型
10.1.5 燃料电池系统的组成
10.1.6 燃料电池的应用

10.2 燃料电池的热力学基础
10.2.1 燃料电池电动势
10.2.2 燃料电池的理论效率

10.3 燃料电池的电化学动力学基础
10.3.1 燃料电池的极化行为
10.3.2 燃料电池的电极反应机理
10.3.3 燃料电池的实际效率

10.4 燃料电池所用的燃料
10.4.1 氢气燃料的制备
10.4.2 氢气燃料的净化
10.4.3 氢气燃料的储存
10.4.4 其他燃料

10.5 碱性燃料电池
10.5.1 简介
10.5.2 碱性燃料电池的工作原理
10.5.3 碱性燃料电池组件及其材料
10.5.4 碱性燃料电池的排水
10.5.5 碱性燃料电池的性能及其影响因素

lO.6 磷酸燃料电池
10.6.1 简介
10.6.2 磷酸燃料电池的工作原理
10.6.3 磷酸燃料电池的组成和材料
10.6.4 磷酸燃料电池的排水和排热
10.6.5 磷酸燃料电池性能

10.7 熔融碳酸盐燃料电池
10.7.1 简介
10.7.2 熔融碳酸盐燃料电池的工作原理
10.7.3 电解质和隔膜
lO.7.4 电极
10.7.5 双极板
10.7.6 熔融碳酸盐燃料电池性能

10.8 固体氧化物燃料电池
10.8.1 简介
10.8.2 固体氧化物燃料电池的工作原理
10.8.3 电解质
10.8.4 电极
10.8.5 双极板
10.8.6 电池结构类型
10.8.7 燃料电池性能

10.9 质子交换膜燃料电池
10.9.1 简介
10.9.2 质子交换膜燃料电池的工作原理
10.9.3 质子交换膜
10.9.4 催化剂和电极
10.9.5 双极板和流场
10.9.6 水管理
10.9.7 质子交换膜燃料电池的性能

10.10 直接醇类燃料电池
10.10.1 简介
10.10.2 直接甲醇燃料电池的工作原理
10.10.3 甲醇氧化和电催化剂
10.10.4 质子交换膜
10.10.5 直接甲醇燃料电池的性能

10.11 金属空气燃料电池
10.11.1 简介
10.11.2 锌一空气电池工作原理
10.11.3 阴极
10.11.4 阳极
10.11.5 锌空气电池的性能

第ll章 电化学电容器
11.1 概述
11.2 电化学电容器与电池的比较
11.2.1 能量的存储形式
11.2.2 电容器和电池的电能存储模式比较
11.2.3 电化学电容器和电池运行机理的比较
11.2.4 电化学电容器与电池能量密度的差别
11.2.5 电化学电容器和电池充放电曲线的比较。
11.2.6 电化学电容器和电池循环伏安性能的比较

11.3 双电层电容及碳材料
11.3.1 双电层模型及其结构
11.3.2 双层电容和理想极化电极
11.3.3 非水电解质中双层的行为和非水电解质电容器
11.3.4 用于电化学电容器的碳材料
11.3.5 关于碳材料的双层电容
11.3.6 影响碳材料电容性能的因素

11.4 法拉第准电容及氧化钌材料
11.4.1 准电容(Cm)和双层电容(Cd1)的区分方法
11.4.2 用于电化学电容器的氧化钌
(Ru02)材料
11.4.3 氧化钌的制备、充放电机理及电化学行为?
11.4.4 其他氧化物膜表现的氧化还原准电容行为

11.5 导电聚合物膜的电容行为
11.5.1 概述
11.5.2 导电聚合物与准电容有关的行为及循环伏安曲线的形式
11.5.3 以导电聚合物为活性材料的电容器系统的分类

11.6 影响电容器性能的电解质因素
11.6.1 水性电解质
11.6.2 非水电解质

11.7 制备技术及评价方法
11.7.1 用于碳基电容器电极的制备
11.7.2 基于RuOx的电容器电极的制备
11.7.3 电容器的装配
11.7.4 电化学电容器的实验性评价

第12章 电极材料与电池性能测试
12.1 电极材料的电化学测试体系
12.1.1 三电极体系
12.1.2 复合粉末电极技术
12.1.3 粉末微电极技术

12.2 电势阶跃法
12.2.1 小幅度电势阶跃法
12.2.2 极限扩散控制下的电势阶跃法

12.3.3 电势阶跃法测定电极中反应物质的固相扩散系数
12.3 循环伏安法
12.3.1 可逆电极体系的循环伏安曲线
12.3.2 不可逆电极体系的循环伏安曲线
12.3.3 电池中循环伏安法的应用
12.3.4 循环伏安法测定电极中反应物质的固相扩散系数

12.4 电化学阻抗谱技术
12.4.1 电化学极化和浓差极化同时存在时的电化学阻抗谱
12.4.2 电化学阻抗谱的解析
12.4.3 电池中电化学阻抗谱的应用

12.5 电池性能测试方法
12.5.1 充放电性能与容量测试
12.5.2 循环性能测试
12.5.3 自放电与储存性能测试
12.5.4 内阻测试
12.5.5 内压测试
12.5.6 温度特性测试
12.5.7 安全性能测试
参考文献

精彩书摘

　　第1章　电化学理论基础
　　1.1　电极电势与电池电动势
　　1.1.1　电极/溶液界面的结构
　　电极/溶液界面是电化学反应发生的场所，它的结构和性质对电极反应速度和反应机理有显著的影响。
　　1.1.1.1　双电层的形成与结构
　　将某种电极插入某溶液中，将形成一个两相界面，其结构和性质与孤立的相本体有很大的差别。这是由于某些带粒子或偶极子发生了向界面的富集，或叫相间电势。形成界成电势差的原因是由于电荷在界面分布不均匀，而造成不均匀的原因则有如下几种情况。
　　①将某种电极插入某溶液中，电极一侧是金属离子或电子以及溶液一侧的离子将在两相间自发地转移，或者通过外电路向界面两侧充电，这样在界面两侧都出现了剩余电荷。而且两侧剩余电荷的数量相等，符号是相反的。由于静电力的作用（届轴静电吸附），它们便向电极表面聚集，形成了双电层，这种双电层叫离子双电层，离子双电层产生的电势差就叫离子双电层电势差，用Фq表示。
　　下面以Zn电极。维入ZnCl2溶液中的情况为例说明离子双电层的建立过程。作为一种金属晶体，Zn电极是由固态晶格上的离子和自由电子组成的。金憍中的Zn2+和溶液中的Zn2+在接触前往往具有不同的化学势。

前言/序言

　　哈尔滨工业大学的化学工程与工艺专业(电化学工程)已经有48年的历史，化学电源的教学与科研一直是我专业的主要发展方向。随着专业的发展也成长了一批优秀的中青年骨干教师。他们在教学与科研的第一线勤勤恳恳、努力拼搏，既取得了很好的业绩，也成为我们这个集体的中坚力量，这本书就是由程新群等八人集体编写而成的。
　　随着科学技术的不断发展及人们环境保护意识的不断增强，化学电源的作用越来越重要。由于可随机移动的仪器设备及便携电器越来越多，人们对高比能量、高比功率、高安全性化学电源的需求也越迫切；电动汽车的发展是历史的必然，它对化学电源的要求既迫切也高标准；可再生能源的利用离不开储能技术，化学电源储能是便捷高效的办法；利用燃料电池技术发电更是人们朝思暮想的事业。
　　化学电源的应用越来越广泛，角色也越来越重要。很多行业的科技人员及相关专业的学生都希望对化学电源有比较多的了解。化学电源这本书应该是比较适宜的参考书。这本书较全面地介绍了各种化学电源的原理、结构、性能及制造工艺，也写入了与其相关的电化学原理及电化学测量技术。我想这本书一定会使更多人更好地了解和使用化学电源，也一定为化学电源在很多行业更好地应用发挥作用。

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