化學(xué)電源

前言

　　化學(xué)電源，是一種將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。自1859年普蘭特（R.G.Plante）試制成功鉛酸電池、1868年法國(guó)勒克朗謝（C.Leclanee）制成鋅錳干電池以來(lái)，化學(xué)電源經(jīng)歷了100多年的發(fā)展歷史，現(xiàn)已形成獨(dú)立完整的科技與工業(yè)體系。全世界已有1000多種不同系列和型號(hào)規(guī)格的電池產(chǎn)品?；瘜W(xué)電源已成為人們生活中應(yīng)用極為廣泛的方便能源。今天，人造衛(wèi)星、宇宙飛船、火車(chē)、汽車(chē)、潛艇、魚(yú)雷、軍用導(dǎo)彈、火箭、飛機(jī)，哪一樣都離不開(kāi)電源技術(shù)的發(fā)展。電源技術(shù)的進(jìn)步，大大加速了現(xiàn)代移動(dòng)通訊、家用電器乃至兒童玩具的發(fā)展速度。隨著高新技術(shù)的發(fā)展和為了保護(hù)人類(lèi)生存的環(huán)境，對(duì)新型化學(xué)電源又提出了更高的要求。可以預(yù)言，產(chǎn)量大、價(jià)格低、應(yīng)用范圍廣的鋅-錳電池、鉛酸蓄電池仍將占有世界上電池的大部分市場(chǎng)，而性能優(yōu)越的鋰離子電池、金屬氫化物-鎳電池、可充無(wú)汞堿性鋅-錳電池、燃料電池將是21世紀(jì)最受歡迎的綠色電池并擠占電池市場(chǎng)。隨著人們生活水平的提高和電池技術(shù)的發(fā)展，以電池為能源的電動(dòng)汽車(chē)將逐步取代部分燃油汽車(chē)，新型化學(xué)電源的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)?！　”緯?shū)在闡明化學(xué)電源的基本理論和基本概念的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)地?cái)⑹隽虽\-錳電池、鉛酸蓄電池、鎘-鎳電池、氫-鎳電池、鋰電池、固體電解質(zhì)電池、燃料電池的電化學(xué)原理和制造技術(shù)，反映了新型高能金屬氫化物-鎳電池、鋰離子電池、可充無(wú)汞堿性鋅-錳電池、燃料電池的最新技術(shù)成果。

內(nèi)容概要

　　《化學(xué)電源：電池原理及制造技術(shù)》在闡明化學(xué)電源基本理論和基本概念的基礎(chǔ)上，全面系統(tǒng)地?cái)⑹隽虽\-錳電池、鉛酸蓄電池的原理和制造技術(shù)，全面地?cái)⑹隽烁黝?lèi)新型化學(xué)電源的結(jié)構(gòu)、性能和制造工藝，是一本理論性較強(qiáng)，又密切結(jié)合電池生產(chǎn)實(shí)踐的專(zhuān)著，既適合作高等學(xué)校教材，又是一本從事電池研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的工程技術(shù)人員使用的參考書(shū)?！　∪珪?shū)共分14章，內(nèi)容包括概論、化學(xué)電源的理論基礎(chǔ)、一次電池、鉛酸蓄電池、鎘-鎳電池、氫-鎳電池、鋰電池、鋰離子電池、激活電池、固體電解質(zhì)電池、燃料電池、氧化還原液流電池、電化學(xué)電容器、電池檢測(cè)技術(shù)和電池設(shè)計(jì)?！　　痘瘜W(xué)電源：電池原理及制造技術(shù)》可作為高等學(xué)?！半娀瘜W(xué)工程”專(zhuān)業(yè)本科生教材，也可作為化工、有色冶金、應(yīng)用化學(xué)、材料化學(xué)專(zhuān)業(yè)的參考書(shū)。同時(shí)，可供從事化學(xué)電源的工程技術(shù)人員和科研人員參考。

書(shū)籍目錄

第1章 化學(xué)電源概論1.1 化學(xué)電源的組成1.1.1 電極類(lèi)型及結(jié)構(gòu)1.1.2 電極粘結(jié)劑1.1.3 化學(xué)電源用隔膜1.1.4 封口劑1.1.5 電池組1.2 化學(xué)電源的分類(lèi)1.3 化學(xué)電源的工作原理1.3.1 一次電池工作原理1.3.2 高能電池原理1.4 化學(xué)電源的性能1.4.1 原電池電動(dòng)勢(shì)1.4.2 電池內(nèi)阻1.4.3 開(kāi)路電壓和工作電壓1.4.4 電池的容量與比容量1.4.5 電池的能量和比能量1.4.6 電池的功率和比功率1.4.7 貯存性能和自放電1.4.8 電池壽命1.5 化學(xué)電源的應(yīng)用第2章 化學(xué)電源的理論基礎(chǔ)2.1 電池電動(dòng)勢(shì)2.2 丁逆電池和可逆電極2.2.1 可逆電池2.2.2 可逆電極2.2.3 可逆電池?zé)崃W(xué)2.3 濃差電池2.3.1 離子濃差電池2.3.2 電極濃差電池2.4 電極過(guò)程2.4.1 極化作用2.4.2 過(guò)電位2.4.3 電化學(xué)步驟的基本動(dòng)力學(xué)方程式2.5 氣體電極過(guò)程2.5.1 氫電極過(guò)程2.5.2 氧電極過(guò)程2.5.3 電催化作用2.5.4 氣體擴(kuò)散電極2.6 半導(dǎo)體電化學(xué)2.6.1 半導(dǎo)體-溶液界面反應(yīng)2.6.2 半導(dǎo)體空間電荷層2.6.3 光電化學(xué)電池第3章 一次化學(xué)電源3.1 概述3.2 鋅-錳電池3.2.1 鋅-錳電池的分類(lèi)3.2.2 鋅-錳電池的工作原理3.2.3 鋅-錳電池材料3.2.4 鋅-錳電池制造工藝3.2.5 鋅-錳電池的主要性能3.2.6 可充堿性鋅-錳電池的充電制度3.3 鋅-氧化汞電池3.3.1 鋅-氧化汞電池的工作原理3.3.2 鋅-氧化汞電池結(jié)構(gòu)和制造工藝3.3.3 鋅-氧化汞電池的性能3.4 鋅-銀電池3.4.1 概述3.4.2 鋅-銀電池的工作原理3.4.3 鋅-銀電池制造工藝3.4.4 鋅-銀扣式電池的制造3.4.5 鋅-銀電池的性能3.5 鋅-空氣電池3.5.1 概述3.5.2 鋅-空氣電池的工作原理3.5.3 鋅-空氣電池的結(jié)構(gòu)及制造工藝3.5.4 鋅-空氣電池的性能第4章 鉛酸蓄電池4.1 概述4.1.1 鉛酸蓄電池分類(lèi)及型號(hào)4.1.2 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)4.2 鉛酸蓄電池的化學(xué)原理4.2.1 電池反應(yīng)4.2.2 Pb-H2S04-H20系電位9-pH圖4.3 二氧化鉛電極4.3.1 Pb0，的物理化學(xué)性質(zhì)4.3.2 正極充放電反應(yīng)機(jī)理4.4 負(fù)極活性物質(zhì)4.4.1 鉛負(fù)極的充放電機(jī)理4.4.2 鉛負(fù)極添加劑及其作用機(jī)理4.4.3 鉛負(fù)極的不可逆硫酸鹽化及消除方4.4.4 鉛負(fù)極自放電4.5 板柵合金4.5.1 板柵的作用及性能4.5.2 板柵腐蝕4.5.3 板柵合金分類(lèi)及特性4.6 隔板4.6.1 微孔硬橡膠隔板4.6.2 聚氯乙烯(PVC)塑料隔板4.6.3 聚烯烴樹(shù)脂微孔隔板4.6.4 玻璃棉紙漿復(fù)合隔板4.6.5 玻璃絲隔板及套管4.7 電解液4.8 鉛酸蓄電池的制造工藝4.8.1 板柵制造4.8.2 生極板制造4.8.3 極板化成4.8.4 電池化成4.8.5 鉛酸蓄電池裝配4.9 鉛酸蓄電池的性能4.9.1 電性能4.9.2 充放電特性……第5章　鎘-鎳電池第6章　氫-鎳電池第7章　鋰電池第8章　鋰電子電池第9章　激活電池第10章　固體電解質(zhì)電池第11章　燃料電池第12章　氧化還原液流電池第13章　電化學(xué)電容器EC第14章　電池設(shè)計(jì)與電池檢測(cè)技術(shù)附表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　通常把對(duì)平衡現(xiàn)象的偏離稱為極化現(xiàn)象或極化作用。熱力學(xué)平衡過(guò)程與可逆現(xiàn)象緊密相連?？赡孢^(guò)程或平衡過(guò)程的變化率是很小的，但實(shí)際過(guò)程必須有一定的速率，有時(shí)還要求有很高的速率。例如現(xiàn)代對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的要求之一是必須有大電流放電，即要求反應(yīng)速率很大，這樣必然產(chǎn)生偏離平衡值的現(xiàn)象，即極化現(xiàn)象。如電阻極化就是由于電池或電解池有電阻，因而使電位出現(xiàn)偏離平衡值的現(xiàn)象。電池或電解池的電阻有電解質(zhì)的電阻、電極材料的電阻，甚至還有由于反應(yīng)產(chǎn)物的附著（如氫氧化物沉淀在電極上）造成的電阻等。濃差極化是電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)作用物濃度的變化造成電極電位對(duì)平衡值的偏差。例如ZN的電沉積，電極附近的濃度顯然低于平衡時(shí)的濃度，由于擴(kuò)散與遷移較緩慢，必然低于溶液本體的濃度，這也會(huì)反映到電極電位的變化，稱為濃差極化。電荷的積累也可能是由于放電步驟本身遲緩造成的，魯姆金稱為遲緩放電。后期的研究又表明，緊挨著放電步驟的（除擴(kuò)散步驟以外）前置步驟（如配合物離解）及后續(xù)步驟（如放電以后形成的金屬原子進(jìn)入晶格）也可能很慢。這些緩慢步驟造成電極電位對(duì)平衡現(xiàn)象的偏差，往往稱為電化學(xué)極化。

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