動力電池技術(shù)與應(yīng)用

前言

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源危機(jī)和環(huán)境污染已經(jīng)成為全球關(guān)注的兩大焦點(diǎn)，過度開發(fā)和依賴石油化學(xué)資源，給人類自身帶來了一系列問題。地球上的石油儲藏量，按現(xiàn)在的消耗速度預(yù)測，未來40多年后，石油資源將面臨枯竭。石油消耗最大的工業(yè)部門是交通運(yùn)輸，越是發(fā)達(dá)的國家，各種車輛，包括載人汽車、貨運(yùn)汽車等占石油總消耗量的比例越高。如美國，被稱為汽車輪子上的國家，交通車輛的石油消耗量占本國總消耗量的70％以上。大量燃油車輛排放的汽車尾氣碳氧化物、氮氧化物等嚴(yán)重污染了大氣環(huán)境，地球的溫室效應(yīng)正在使人類生活的環(huán)境惡化，為此，世界各國都共同承諾了“節(jié)能減排”，其中一項(xiàng)極其重要的工作就是開發(fā)新能源汽車，包括電動車（EV）、油電混合動力的混合電動車（HEV）、太陽能為動力的汽車、生物化學(xué)燃料（如甲醇、乙醇等）替代汽油的汽車等。這些眾多解決方案中，EV/HEV是最受各國關(guān)注，也是最有希望商業(yè)化的方案。而實(shí)際上HEV已經(jīng)大規(guī)模地成功應(yīng)用?！　‰妱榆嚭突旌想妱榆嚨钠款i正是作為動力使用的蓄電池，如果有一種既安全可靠，又經(jīng)濟(jì)耐用的動力電池，其行駛單位里程的費(fèi)用能夠和現(xiàn)在的燃油費(fèi)用相當(dāng)，甚至更低，汽車的銷售價格也和燃油汽車相當(dāng)，那么人們可以預(yù)料，電動車和混合電動車定將在全球普及，石油的消耗量將大大下降，地球環(huán)境也將得到改善?！　≈袊m然在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車工業(yè)上落后于世界領(lǐng)先水平，但在電動車等新能源汽車領(lǐng)域，和發(fā)達(dá)國家處于同一條起跑線，借助成本和市場優(yōu)勢，中國有潛力和可能在全球電動車市場取得領(lǐng)先地位。中國發(fā)展電動車，將大幅度地減少溫室氣體排放，降低對石油進(jìn)口的依賴，不僅有經(jīng)濟(jì)意義，而且具有重大戰(zhàn)略意義。為了推動我國電動車行業(yè)的發(fā)展，幫助高校、企業(yè)進(jìn)行研發(fā)，編著了《動力電池技術(shù)與應(yīng)用》一書?！　”緯?章，主要介紹了動力電池的研發(fā)歷程和特點(diǎn)，還介紹了已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化和成為開發(fā)熱點(diǎn)的五種動力電池的工作原理、電池材料、制造工藝技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，其中有動力鉛酸蓄電池、動力堿性蓄電池、動力鋰離子蓄電池、鋅-空氣電池和燃料電池。　　編著者所在的單位已有50年從事電化學(xué)與化學(xué)電源的教學(xué)、科研和技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的豐富經(jīng)驗(yàn)，具有產(chǎn)、學(xué)、研密切結(jié)合的優(yōu)良傳統(tǒng)，有生產(chǎn)第一線的大量實(shí)踐經(jīng)歷，根據(jù)自身的成果以及參考相關(guān)資料，進(jìn)行了本書編寫。許多教師和工程技術(shù)人員參與工作，付出了心血。第一章、第二章由胡信國編寫，第三章由王殿龍、戴長松編寫，第四章由戴長松、王殿龍、伊廷鋒、陳猛、王修利和陳守平編寫，其中4?7節(jié)由楊春巍、劉建生、張若昕編寫，第五章由程新群編寫，第六章由伊廷鋒、楊春巍編寫。全書由胡信國統(tǒng)一補(bǔ)充、修改和定稿?！　”緯玫搅藦V州天賜高新材料股份有限公司、中國電池工業(yè)協(xié)會技術(shù)委員會等單位和浙江大學(xué)喬亦男教授的幫助，在此深表感謝?！　恿﹄姵氐纳婕懊鎻V，又正在蓬勃發(fā)展之中，受編著者水平所限，難免掛一漏萬。若有疏漏和不妥之處，敬請專家和廣大讀者批評指正。

內(nèi)容概要

隨著石油資源面臨的枯竭，我國新能源汽車呈現(xiàn)加速發(fā)展的態(tài)勢，政策扶持力度也不斷加大，新能源汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的重要方向。新能源汽車包括電動車（EV）、混合電動車（HEV）、燃料電動車（FCV）等。目前，新能源汽車開發(fā)的最大瓶頸就是車載動力電池，車載動力電池的成本占到全部電動汽車制造成本的30％以上。     本書為推動我國車載動力電池的商業(yè)化進(jìn)程，著重介紹了各種動力電池的原理、制造技術(shù)及其應(yīng)用，包括鉛酸蓄電池、堿性蓄電池、鋅—空氣電池、鋰離子蓄電池和燃料電池等，充分反映了國內(nèi)外動力電池研發(fā)的最新成果。本書可供從事車用電池研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和使用人員參考，也可供相關(guān)領(lǐng)域如新能源汽車、電動汽車行業(yè)人員參考，還可供大專院校師生作為教學(xué)參考書使用。

書籍目錄

第1章　動力電池概論  　1.1　動力電池的發(fā)展歷史 　　1.1.1　引言 　　1.1.2　動力電池的研發(fā)歷史 　1.2　動力電池的類型與性能比較 　1.3　動力電池的市場 　　1.3.1　電動自行車 　　1.3.2　混合電動車 　1.4　動力電池的要求 　參考文獻(xiàn)  第2章　動力鉛酸蓄電池  　2.1　概述 　2.2　鉛酸蓄電池的工作原理 　　2.2.1　電極電勢和電池電動勢 　　2.2.2　VRLA蓄電池的充放電反應(yīng) 　　2.2.3　VRLA蓄電池的負(fù)極反應(yīng)機(jī)理 　　2.2.4　VRLA蓄電池的正極反應(yīng)機(jī)理 　　2.2.5　VRLA蓄電池的副反應(yīng) 　2.3　氧的復(fù)合反應(yīng)（氧循環(huán)原理）——VRLA蓄電池的關(guān)鍵技術(shù) 　2.4　動力鉛酸蓄電池的板柵合金 　　2.4.1　概述 　　2.4.2　板柵合金對正極板性能的影響 　　2.4.3　板柵合金對負(fù)極板性能的影響 　　2.4.4　板柵材料的選擇 　　2.4.5　鉛合金板柵 　　2.4.6　輕型板柵 　　2.4.7　泡沫鉛板柵 　　2.4.8　板柵的設(shè)計(jì)原則 　　2.4.9　正極板柵/活性物質(zhì)界面結(jié)構(gòu)和性能 　2.5　動力鉛酸蓄電池的活性物質(zhì) 　　2.5.1　正極活性物質(zhì)二氧化鉛 　　2.5.2　負(fù)極活性物質(zhì)海綿狀金屬鉛 　2.6　動力鉛酸蓄電池的電解液 　　2.6.1　硫酸電解液 　　2.6.2　硫酸的電導(dǎo)率 　　2.6.3　硫酸的冰點(diǎn) 　　2.6.4　電解液分層 　　2.6.5　硫酸電解液的固定化 　　2.6.6　電解液水損失 　　2.6.7　電解液配方對高倍率VRLA蓄電池放電性能的影響 　2.7　動力鉛酸蓄電池的隔板 　　2.7.1　隔板的作用和要求 　　2.7.2　VRLA蓄電池的吸液式超細(xì)玻璃纖維隔板 　　2.7.3　AGM 隔板的性能 　　2.7.4　采用管式正極板的電池隔板  　　2.7.5　不同使用情況下的電池隔板 　　2.7.6　VRLA蓄電池隔板的研究進(jìn)展 　2.8　動力鉛酸蓄電池的制造工藝 　　2.8.1　工藝流程 　　2.8.2　板柵制造 　　2.8.3　鉛粉制造 　　2.8.4　鉛膏的配制（和膏） 　　2.8.5　涂板 　　2.8.6　固化和干燥 　　2.8.7　極板化成 　　2.8.8　電池的裝配 　2.9　動力鉛酸蓄電池生產(chǎn)的一致性 　　2.9.1　生極板的一致性 　　2.9.2　化成極板的一致性 　　2.9.3　電池電解液的一致性 　　2.9.4　安全閥的一致性 　　2.9.5　電池組裝的一致性 　2.10　　動力鉛酸蓄電池的性能與檢測 　　2.10.1　電壓 　　2.10.2　充電特性 　　2.10.3　放電特性 　　2.10.4　電池內(nèi)阻 　　2.10.5　VRLA蓄電池的荷電保持能力與自放電 　　2.10.6　VRLA蓄電池的早期容量損失與深循環(huán) 　2.11　動力鉛酸蓄電池的應(yīng)用 　　2.11.1　電動自行車 　　2.11.2　電動牽引車 　　2.11.3　電動車和混合電動車 　參考文獻(xiàn) 第3章　動力堿性蓄電池  第4章　動力鋰離子蓄電池 第5章　動力鋅?空氣電池

章節(jié)摘錄

　　1.1　動力電池的發(fā)展歷史　　第1章　動力電池概論　　1.1　動力電池的發(fā)展歷史　　1.1.1　引言　　全球石油危機(jī)日益嚴(yán)重，全球的石油儲量僅能供人類再使用約40年。但是石油消耗量的快速增長趨勢仍沒有得到緩解，世界石油消耗量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測如圖1-1所示。從美國石油消耗結(jié)構(gòu)（圖1—2）來看，美國汽車消耗的石油占總消耗量的60％，2004年全球汽車消耗8億多噸汽油，占石油總消耗量的50％。汽車燃油排放大量的C0、N0。等有害氣體，嚴(yán)重地污染了人類的生存環(huán)境，目前全球汽車保有量約8億輛，2005年中國汽車產(chǎn)量600萬輛，到2010年汽車保有量也將達(dá)到7000萬輛，高速發(fā)展的中國汽車業(yè)對世界環(huán)境和能源的影響越來越大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球大氣污染42％來源于交通車輛的污染，大城市的交通車輛更使大氣污染的比例高達(dá)60％。為此，世界各國對發(fā)展電動車（electric vehicle，EV）和混合電動車（hybrid electric vehicle，HEV）高度重視，美國2002年推出了“Freedom Car&Vehicle Technology”計(jì)劃；中國政府自2000年以來實(shí)施的“清潔汽車行動”，使電動自行車業(yè)有了巨大發(fā)展，電動車被列入了“863”計(jì)劃，因此也加快了EV和HEV的研發(fā)進(jìn)程。作為車載動力的動力電池的研發(fā)，成為EV和HEV發(fā)展的主要瓶頸。

編輯推薦

　　《動力電池技術(shù)與應(yīng)用》共6章，主要介紹了動力電池的研發(fā)歷程和特點(diǎn)，還介紹了已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化和成為開發(fā)熱點(diǎn)的五種動力電池的工作原理、電池材料、制造工藝技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，其中有動力鉛酸蓄電池、動力堿性蓄電池、動力鋰離子蓄電池、鋅-空氣電池和燃料電池。

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