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內容簡介

　　《化學電源》在闡述電化學基本原理和化學電源基本慨念的基礎上．係統地講述瞭各種主要化學電源的原理、結構和製造工藝，以及以電化學基本原理為基礎的電化學電容器。全書共分12章，包括電化學理論基礎、化學電源概論、鋅錳電池、鉛酸電池、鎘鎳電池、金屬氫化物鎳電池、鋅銀電池、鋰電池、鋰離子電池、燃料電池、電化學電容器以及電極材料和電池測試技術。《化學電源》注重理論聯係實際，既適閤高等院校相關專業作為教材使用，也適閤相關工程技術人員作為參考。

內頁插圖

目錄

第l章 電化學理論基礎
1.1 電極電勢與電池電動勢
1.1.1 電極／溶液界麵的結構
1.1.2 絕對電極電勢與相對電極電勢
1.1.3 電極電勢和電池電動勢
1.1.4 電池電動勢與溫度和壓力的關係

1.2 電化學反應的特點及研究方法
1.2.1 電化學反應的特點
1.2.2 電化學反應基本概念
1.2.3 極化麯綫及其測量方法
1.2.4 電極過程特徵及研究方法

1.3 電化學步驟動力學
1.3.1 電極電勢對反應速度的影響
1.3.2 穩態極化的動力學公式
1.3.3 多電子轉移過程

1.4 液相傳質過程動力學
1.4.1 液相傳質的方式
1.4.2 穩態擴散過程
1.4.3 電化學步驟不可逆時的穩態擴散

1.5 氣體電極過程
1.5.1 氫析齣電極過程
1.5.2 氧電極過程

第2章 化學電源概論
2.1 化學電源的發展
2.2 化學電源的分類

2.3 化學電源的工作原理及組成
2.3.1 化學電源的工作原理
2.3.2 化學電源的組成

2.4 化學電源的電性能
2.4.1 電池的電動勢
2.4.2 電池的開路電壓
2.4.3 電池的內阻
2.4.4 電池的工作電壓
2.4.5 電池的容量與比容量
2.4.6 電池的能量與比能量
2.4.7 電池的功率與比功率
2.4.8 電池的儲存性能與自放電
2.4.9 循環壽命

2.5 化學電源中的多孔電極
2.5.1 多孔電極的意義
2.5.2 兩相多孔電極
2.5.3 三相多孔電極

第3章 鋅錳電池
3.1 概述
3.2 二氧化錳電極
3.2.1 二氧化錳陰極還原的初級過程
3.2.2 二氧化錳陰極還原的次級過程
3.2.3 二氧化錳陰極還原的控製步驟

3.3 鋅電極
3.3.1 鋅電極的陽極氧化過程
3.3.2 鋅電極的鈍化
3.3.3 鋅電極的自放電

3.4 鋅錳電池材料
3.4.1 二氧化錳材料
3.4.2 鋅材料
3.4.3 電解質
3.4.4 隔膜
3.4.5 導電材料
3.4.6 鋅膏凝膠劑

3.5 鋅錳電池製造工藝
3.5.1 糊式鋅錳電池
3.5.2 紙闆電池
3.5.3 疊層鋅錳電池
3.5.4 堿性鋅錳電池
3.5.5 可充堿性鋅錳電池

3.6 鋅錳電池的主要性能
3.6.1 開路電壓與工作電壓
3.6.2 歐姆內阻、短路電流和負荷電壓
3.6.3 容量及其影響因素
3.6.4 儲存性能
3.6.5 高溫性能和低溫性能

第4章 鉛酸蓄電池
4.1 概述
4.1.1 鉛酸蓄電池的發展
4.1.2 鉛酸蓄電池的結構
4.1.3 鉛酸蓄電池的用途
4.1.4 鉛酸蓄電池的特點

4.2 鉛酸蓄電池的熱力學基礎
4.2.1 電池反應、電動勢
4.2.2 鉛一硫酸水溶液的電勢一pH圖

4.3 闆柵
4.3.1 闆柵閤金
4.3.2 鉛闆柵的腐蝕

4.4 二氧化鉛正極
4.4.1 二氧化鉛的多晶現象
4.4.2 二氧化鉛顆粒的凝膠一晶體形成理論
4.4.3 正極活性物質的反應機理

4.5 鉛負極
4.5.1 鉛負極的反應機理
4.5.2 鉛負極的鈍化
4.5.3 負極活性物質的收縮與添加劑
4.5.4 鉛負極的自放電
4.5.5 鉛負極的不可逆硫酸鹽化
4.5.6 高倍率部分荷電狀態下鉛負極的硫酸鉛積纍

4.6 鉛酸蓄電池的電性能
4.6.1 鉛酸蓄電池的電壓與充放電特性
4.6.2 鉛酸蓄電池的容量及其影響因素
4.6.3 鉛酸蓄電池的失效模式和循環壽命
4.6.4 鉛酸電池的充電接受能力

4.7 鉛酸蓄電池製造工藝原理
4.7.1 闆柵製造
4.7.2 鉛粉製造
4.7.3 鉛膏的配製
4.7.4 生極闆的製造
4.7.5 極闆化成
4.7.6 電池裝配

第5章 鎘鎳電池
5.1 概述
5.2 鎘鎳電池的工作原理
5.2.1 成流反應
5.2.2 電極電勢與電動勢

5.3 氧化鎳電極
5.3.1 氧化鎳電極的反應機理
5.3.2 氧化鎳電極的添加劑
5.3.3 氧化鎳電極材料

5.4 鎘電極
5.4.1 反應機理
5.4.2 鎘電極的鈍化與聚結
5.4.3 鎘電極的充電效率與自放電
5.4.4 鎘電極材料

5.5 密封鎘鎳電池
5.5.1 密封原理
5.5.2 密封措施

5.6 鎘鎳電池的電性能
5.6.1 充放電麯綫
5.6.2 記憶效應
5.6.3 循環壽命
5.6.4 自放電

5.7 鎘鎳電池的製造工藝
5.7.1 有極闆盒式電極的製造
5.7.2 燒結式電極的製造
5.7.3 黏結式電極的製造
5.7.4 發泡式電極的製造
5.7.5 縴維式電極的製造
5.7.6 電沉積鎘電極的製造
5.7.7 密封鎘鎳電池的製造

第6章 金屬氫化物鎳電池
6.1 概述
6.2 MH－Ni電池的工作原理與特點
6.2.1 MH—Ni電池的工作原理
6.2.2 MH—Ni電池的密封
6.2.3 金屬氫化物一鎳電池的特點

6.3 儲氫閤金電極
6.3.1 儲氫閤金的性質
6.3.2 儲氫閤金電極的電化學容量
6.3.3 儲氫閤金的分類
6.3.4 AB5型儲氫閤金
6.3.5 ABe型儲氫閤金
6.3.6 儲氫閤金的製備
6.3.7 儲氫閤金電極的製造
6.3.8 儲氫閤金電極的性能衰減
6.3.9 儲氫閤金的錶麵處理技術

6.4 MH－Ni電池的性能
6.4.1 MH—Ni電池充放電特性
6.4.2 溫度特性
6.4.3 內壓
6.4.4 自放電特性
6.4.5 循環壽命

第7章 鋅氧化銀電池
7.1 概述
7.2 鋅氧化銀電池的工作原理
7.2.1 電極反應
7.2.2 電極電勢與電動勢

7.3 氧化銀電極
7.3.1 充放電麯綫
7.3.2 氧化銀電極的自放電

7.4 鋅負極
7.4.1 鋅的陽極鈍化
7.4.2 鋅的陰極沉積過程

7.5 鋅氧化銀電池的電化學性能
7.5.1 放電特性
7.5.2 鋅銀電池的循環壽命

7.6 鋅銀電池結構與製造工藝
7.6.1 電極製備
7.6.2 隔膜和電解液
7.6.3 電池裝配

第8章 鋰電池
8.1 概述
8.1.1 鋰電池的發展與特點
8.1.2 鋰電池分類

8.2 鋰電池的電極與電解液
8.2.1 正極材料
8.2.2 鋰負極
8.2.3 電解液

8.3 Li-MnO2電池
8.3.1 Li-Mno2電池的特點及基本原理
8.3.2 Li-MnO2電池的結構與製備
8.3.3 Li-MnO2電池特性

8.4 Li-SOCl2電池
8.4.1 特點及基本原理
8.4.2 Li—SOCl2電池的組成和結構
8.4.3 Li-SOCl2電池的電化學特性

8.5 Li-S02電池
8.5.1 基本原理
8.5.2 Li—S02電池結構與製造工藝
8.5.3 Li—SOz電池特性

8.6 其他鋰電池
8.6.1 Li-(Cfx)n電池
8.6.2 Li-I2電池

第9章 鋰離子電池
9.1 概述
9.1.1 鋰離子電池的發展史
9.1.2 鋰離子電池的工作原理
9.1.3 鋰離子電池的特點和應用

9.2 鋰離子電池的正極材料
9.2.1 鈷酸鋰
9.2.2 錳酸鋰
9.2.3 鎳酸鋰
9.2.4 磷酸亞鐵鋰
9.2.5 其他正極材料

9.3 鋰離子電池的負極材料
9.3.1 碳素材料
9.3.2 閤金負極材料
9.3.3 其他負極材料

9.4 鋰離子電池的電解液
9.4.1 有機溶劑
9.4.2 電解質鹽
9.4.3 電解液添加劑

9.5 聚閤物鋰離子電池
9.5.1 聚閤物鋰離子電池的特點
9.5.2 聚閤物鋰離子電池的結構

9.6 鋰離子電池的製造工藝
9.6.1 極片製造
9.6.2 電池的裝配
9.6.3 聚閤物鋰離子電池的製造

9.7 鋰離子電池的性能
9.7.1 充放電性能
9.7.2 安全性
9.7.3 自放電與儲存性能
9.7.4 使用和維護

第10章 燃料電池
10.1 燃料電池概述
10.1.1 燃料電池的發展曆史
10.1.2 燃料電池的工作原理
10.1.3 燃料電池的工作特點
10.1.4 燃料電池的類型
10.1.5 燃料電池係統的組成
10.1.6 燃料電池的應用

10.2 燃料電池的熱力學基礎
10.2.1 燃料電池電動勢
10.2.2 燃料電池的理論效率

10.3 燃料電池的電化學動力學基礎
10.3.1 燃料電池的極化行為
10.3.2 燃料電池的電極反應機理
10.3.3 燃料電池的實際效率

10.4 燃料電池所用的燃料
10.4.1 氫氣燃料的製備
10.4.2 氫氣燃料的淨化
10.4.3 氫氣燃料的儲存
10.4.4 其他燃料

10.5 堿性燃料電池
10.5.1 簡介
10.5.2 堿性燃料電池的工作原理
10.5.3 堿性燃料電池組件及其材料
10.5.4 堿性燃料電池的排水
10.5.5 堿性燃料電池的性能及其影響因素

lO.6 磷酸燃料電池
10.6.1 簡介
10.6.2 磷酸燃料電池的工作原理
10.6.3 磷酸燃料電池的組成和材料
10.6.4 磷酸燃料電池的排水和排熱
10.6.5 磷酸燃料電池性能

10.7 熔融碳酸鹽燃料電池
10.7.1 簡介
10.7.2 熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理
10.7.3 電解質和隔膜
lO.7.4 電極
10.7.5 雙極闆
10.7.6 熔融碳酸鹽燃料電池性能

10.8 固體氧化物燃料電池
10.8.1 簡介
10.8.2 固體氧化物燃料電池的工作原理
10.8.3 電解質
10.8.4 電極
10.8.5 雙極闆
10.8.6 電池結構類型
10.8.7 燃料電池性能

10.9 質子交換膜燃料電池
10.9.1 簡介
10.9.2 質子交換膜燃料電池的工作原理
10.9.3 質子交換膜
10.9.4 催化劑和電極
10.9.5 雙極闆和流場
10.9.6 水管理
10.9.7 質子交換膜燃料電池的性能

10.10 直接醇類燃料電池
10.10.1 簡介
10.10.2 直接甲醇燃料電池的工作原理
10.10.3 甲醇氧化和電催化劑
10.10.4 質子交換膜
10.10.5 直接甲醇燃料電池的性能

10.11 金屬空氣燃料電池
10.11.1 簡介
10.11.2 鋅一空氣電池工作原理
10.11.3 陰極
10.11.4 陽極
10.11.5 鋅空氣電池的性能

第ll章 電化學電容器
11.1 概述
11.2 電化學電容器與電池的比較
11.2.1 能量的存儲形式
11.2.2 電容器和電池的電能存儲模式比較
11.2.3 電化學電容器和電池運行機理的比較
11.2.4 電化學電容器與電池能量密度的差彆
11.2.5 電化學電容器和電池充放電麯綫的比較。
11.2.6 電化學電容器和電池循環伏安性能的比較

11.3 雙電層電容及碳材料
11.3.1 雙電層模型及其結構
11.3.2 雙層電容和理想極化電極
11.3.3 非水電解質中雙層的行為和非水電解質電容器
11.3.4 用於電化學電容器的碳材料
11.3.5 關於碳材料的雙層電容
11.3.6 影響碳材料電容性能的因素

11.4 法拉第準電容及氧化釕材料
11.4.1 準電容(Cm)和雙層電容(Cd1)的區分方法
11.4.2 用於電化學電容器的氧化釕
(Ru02)材料
11.4.3 氧化釕的製備、充放電機理及電化學行為?
11.4.4 其他氧化物膜錶現的氧化還原準電容行為

11.5 導電聚閤物膜的電容行為
11.5.1 概述
11.5.2 導電聚閤物與準電容有關的行為及循環伏安麯綫的形式
11.5.3 以導電聚閤物為活性材料的電容器係統的分類

11.6 影響電容器性能的電解質因素
11.6.1 水性電解質
11.6.2 非水電解質

11.7 製備技術及評價方法
11.7.1 用於碳基電容器電極的製備
11.7.2 基於RuOx的電容器電極的製備
11.7.3 電容器的裝配
11.7.4 電化學電容器的實驗性評價

第12章 電極材料與電池性能測試
12.1 電極材料的電化學測試體係
12.1.1 三電極體係
12.1.2 復閤粉末電極技術
12.1.3 粉末微電極技術

12.2 電勢階躍法
12.2.1 小幅度電勢階躍法
12.2.2 極限擴散控製下的電勢階躍法

12.3.3 電勢階躍法測定電極中反應物質的固相擴散係數
12.3 循環伏安法
12.3.1 可逆電極體係的循環伏安麯綫
12.3.2 不可逆電極體係的循環伏安麯綫
12.3.3 電池中循環伏安法的應用
12.3.4 循環伏安法測定電極中反應物質的固相擴散係數

12.4 電化學阻抗譜技術
12.4.1 電化學極化和濃差極化同時存在時的電化學阻抗譜
12.4.2 電化學阻抗譜的解析
12.4.3 電池中電化學阻抗譜的應用

12.5 電池性能測試方法
12.5.1 充放電性能與容量測試
12.5.2 循環性能測試
12.5.3 自放電與儲存性能測試
12.5.4 內阻測試
12.5.5 內壓測試
12.5.6 溫度特性測試
12.5.7 安全性能測試
參考文獻

精彩書摘

　　第1章　電化學理論基礎
　　1.1　電極電勢與電池電動勢
　　1.1.1　電極/溶液界麵的結構
　　電極/溶液界麵是電化學反應發生的場所，它的結構和性質對電極反應速度和反應機理有顯著的影響。
　　1.1.1.1　雙電層的形成與結構
　　將某種電極插入某溶液中，將形成一個兩相界麵，其結構和性質與孤立的相本體有很大的差彆。這是由於某些帶粒子或偶極子發生瞭嚮界麵的富集，或叫相間電勢。形成界成電勢差的原因是由於電荷在界麵分布不均勻，而造成不均勻的原因則有如下幾種情況。
　　①將某種電極插入某溶液中，電極一側是金屬離子或電子以及溶液一側的離子將在兩相間自發地轉移，或者通過外電路嚮界麵兩側充電，這樣在界麵兩側都齣現瞭剩餘電荷。而且兩側剩餘電荷的數量相等，符號是相反的。由於靜電力的作用（屆軸靜電吸附），它們便嚮電極錶麵聚集，形成瞭雙電層，這種雙電層叫離子雙電層，離子雙電層産生的電勢差就叫離子雙電層電勢差，用Фq錶示。
　　下麵以Zn電極。維入ZnCl2溶液中的情況為例說明離子雙電層的建立過程。作為一種金屬晶體，Zn電極是由固態晶格上的離子和自由電子組成的。金憍中的Zn2+和溶液中的Zn2+在接觸前往往具有不同的化學勢。

前言/序言

　　哈爾濱工業大學的化學工程與工藝專業(電化學工程)已經有48年的曆史，化學電源的教學與科研一直是我專業的主要發展方嚮。隨著專業的發展也成長瞭一批優秀的中青年骨乾教師。他們在教學與科研的第一綫勤勤懇懇、努力拼搏，既取得瞭很好的業績，也成為我們這個集體的中堅力量，這本書就是由程新群等八人集體編寫而成的。
　　隨著科學技術的不斷發展及人們環境保護意識的不斷增強，化學電源的作用越來越重要。由於可隨機移動的儀器設備及便攜電器越來越多，人們對高比能量、高比功率、高安全性化學電源的需求也越迫切；電動汽車的發展是曆史的必然，它對化學電源的要求既迫切也高標準；可再生能源的利用離不開儲能技術，化學電源儲能是便捷高效的辦法；利用燃料電池技術發電更是人們朝思暮想的事業。
　　化學電源的應用越來越廣泛，角色也越來越重要。很多行業的科技人員及相關專業的學生都希望對化學電源有比較多的瞭解。化學電源這本書應該是比較適宜的參考書。這本書較全麵地介紹瞭各種化學電源的原理、結構、性能及製造工藝，也寫入瞭與其相關的電化學原理及電化學測量技術。我想這本書一定會使更多人更好地瞭解和使用化學電源，也一定為化學電源在很多行業更好地應用發揮作用。

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