化學電源
出版時間：2008-9 出版社：化學工業(yè)出版社 作者：程新群 編 頁數(shù)：275
前言
哈爾濱工業(yè)大學的化學工程與工藝專業(yè)(電化學工程)已經(jīng)有48年的歷史，化學電源的教學與科研一直是我專業(yè)的主要發(fā)展方向。隨著專業(yè)的發(fā)展也成長了一批優(yōu)秀的中青年骨干教師。他們在教學與科研的第一線勤勤懇懇、努力拼搏，既取得了很好的業(yè)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?！ ‰S著科學技術的不斷發(fā)展及人們環(huán)境保護意識的不斷增強，化學電源的作用越來越重要。由于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(fā)展是歷史的必然，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(fā)電更是人們朝思暮想的事業(yè)?！ 』瘜W電源的應用越來越廣泛，角色也越來越重要。很多行業(yè)的科技人員及相關專業(yè)的學生都希望對化學電源有比較多的了解?；瘜W電源這本書應該是比較適宜的參考書。這本書較全面地介紹了各種化學電源的原理、結(jié)構(gòu)、性能及制造工藝，也寫入了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了解和使用化學電源，也一定為化學電源在很多行業(yè)更好地應用發(fā)揮作用。
內(nèi)容概要
《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．系統(tǒng)地講述了各種主要化學電源的原理、結(jié)構(gòu)和制造工藝，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(lián)系實際，既適合高等院校相關專業(yè)作為教材使用，也適合相關工程技術人員作為參考。
書籍目錄
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／溶液界面的結(jié)構(gòu)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系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 極化曲線及其測量方法1.2.4 電極過程特征及研究方法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(wěn)態(tài)極化的動力學公式1.3.3 多電子轉(zhuǎn)移過程1.4 液相傳質(zhì)過程動力學1.4.1 液相傳質(zhì)的方式1.4.2 穩(wěn)態(tài)擴散過程1.4.3 電化學步驟不可逆時的穩(wěn)態(tài)擴散1.5 氣體電極過程1.5.1 氫析出電極過程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(fā)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(nèi)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(huán)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制步驟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(zhì)3.4.4 隔膜3.4.5 導電材料3.4.6 鋅膏凝膠劑3.5 鋅錳電池制造工藝3.5.1 糊式鋅錳電池3.5.2 紙板電池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(nèi)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(fā)展4.1.2 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)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 板柵4.3.1 板柵合金4.3.2 鉛板柵的腐蝕4.4 二氧化鉛正極4.4.1 二氧化鉛的多晶現(xiàn)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(zhì)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(zhì)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(tài)下鉛負極的硫酸鉛積累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(huán)壽命4.6.4 鉛酸電池的充電接受能力4.7 鉛酸蓄電池制造工藝原理4.7.1 板柵制造4.7.2 鉛粉制造4.7.3 鉛膏的配制4.7.4 生極板的制造4.7.5 極板化成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(jié)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 充放電曲線5.6.2 記憶效應5.6.3 循環(huán)壽命5.6.4 自放電5.7 鎘鎳電池的制造工藝5.7.1 有極板盒式電極的制造5.7.2 燒結(jié)式電極的制造5.7.3 黏結(jié)式電極的制造5.7.4 發(fā)泡式電極的制造5.7.5 纖維式電極的制造5.7.6 電沉積鎘電極的制造5.7.7 密封鎘鎳電池的制造第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 儲氫合金電極6.3.1 儲氫合金的性質(zhì)6.3.2 儲氫合金電極的電化學容量6.3.3 儲氫合金的分類6.3.4 AB5型儲氫合金6.3.5 ABe型儲氫合金6.3.6 儲氫合金的制備6.3.7 儲氫合金電極的制造6.3.8 儲氫合金電極的性能衰減6.3.9 儲氫合金的表面處理技術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(nèi)壓6.4.4 自放電特性6.4.5 循環(huán)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 充放電曲線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(huán)壽命7.6 鋅銀電池結(jié)構(gòu)與制造工藝7.6.1 電極制備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(fā)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(jié)構(gòu)與制備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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與制造工藝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(fā)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 合金負極材料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(zhì)鹽9.4.3 電解液添加劑9.5 聚合物鋰離子電池9.5.1 聚合物鋰離子電池的特點9.5.2 聚合物鋰離子電池的結(jié)構(gòu)9.6 鋰離子電池的制造工藝9.6.1 極片制造9.6.2 電池的裝配9.6.3 聚合物鋰離子電池的制造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(fā)展歷史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 燃料電池系統(tǒng)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 氫氣燃料的制備10.4.2 氫氣燃料的凈化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(zhì)和隔膜lO.7.4 電極10.7.5 雙極板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(zhì)10.8.4 電極10.8.5 雙極板10.8.6 電池結(jié)構(gòu)類型10.8.7 燃料電池性能10.9 質(zhì)子交換膜燃料電池10.9.1 簡介10.9.2 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理10.9.3 質(zhì)子交換膜10.9.4 催化劑和電極10.9.5 雙極板和流場10.9.6 水管理10.9.7 質(zhì)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(zhì)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別11.2.5 電化學電容器和電池充放電曲線的比較。11.2.6 電化學電容器和電池循環(huán)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(jié)構(gòu)11.3.2 雙層電容和理想極化電極11.3.3 非水電解質(zhì)中雙層的行為和非水電解質(zhì)電容器11.3.4 用于電化學電容器的碳材料11.3.5 關于碳材料的雙層電容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(qū)分方法11.4.2 用于電化學電容器的氧化釕(Ru02)材料11.4.3 氧化釕的制備、充放電機理及電化學行為?11.4.4 其他氧化物膜表現(xiàn)的氧化還原準電容行為11.5 導電聚合物膜的電容行為11.5.1 概述11.5.2 導電聚合物與準電容有關的行為及循環(huán)伏安曲線的形式11.5.3 以導電聚合物為活性材料的電容器系統(tǒng)的分類11.6 影響電容器性能的電解質(zhì)因素11.6.1 水性電解質(zhì)11.6.2 非水電解質(zhì)11.7 制備技術及評價方法11.7.1 用于碳基電容器電極的制備11.7.2 基于RuOx的電容器電極的制備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系12.1.1 三電極體系12.1.2 復合粉末電極技術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 極限擴散控制下的電勢階躍法12.3.3 電勢階躍法測定電極中反應物質(zhì)的固相擴散系數(shù)12.3 循環(huán)伏安法12.3.1 可逆電極體系的循環(huán)伏安曲線12.3.2 不可逆電極體系的循環(huán)伏安曲線12.3.3 電池中循環(huán)伏安法的應用12.3.4 循環(huán)伏安法測定電極中反應物質(zhì)的固相擴散系數(shù)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(huán)性能測試12.5.3 自放電與儲存性能測試12.5.4 內(nèi)阻測試12.5.5 內(nèi)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
章節(jié)摘錄
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/溶液界面的結(jié)構(gòu) 電極/溶液界面是電化學反應發(fā)生的場所，它的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)對電極反應速度和反應機理有顯著的影響?！ ?.1.1.1 雙電層的形成與結(jié)構(gòu) 將某種電極插入某溶液中，將形成一個兩相界面，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與孤立的相本體有很大的差別。這是由于某些帶粒子或偶極子發(fā)生了向界面的富集，或叫相間電勢。形成界成電勢差的原因是由于電荷在界面分布不均勻，而造成不均勻的原因則有如下幾種情況。 ?、賹⒛撤N電極插入某溶液中，電極一側(cè)是金屬離子或電子以及溶液一側(cè)的離子將在兩相間自發(fā)地轉(zhuǎn)移，或者通過外電路向界面兩側(cè)充電，這樣在界面兩側(cè)都出現(xiàn)了剩余電荷。而且兩側(cè)剩余電荷的數(shù)量相等，符號是相反的。由于靜電力的作用（屆軸靜電吸附），它們便向電極表面聚集，形成了雙電層，這種雙電層叫離子雙電層，離子雙電層產(chǎn)生的電勢差就叫離子雙電層電勢差，用Фq表示?！ ∠旅嬉訸n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(tài)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。
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