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第1章 概述1

1.1 锌电池1

1.2 铅电池5

1.3 碱性二次电池6

1.4 锂电池8

1.4.1 锂一次电池8

1.4.2 锂二次电池9

1.5 其他新型电池11

参考文献14

第2章 化学电源的基本原理15

2.1 化学电源及其基本单元15

2.2 化学电源的分类17

2.3 化学电源的特征和主要性能标准18

2.3.1 原电池电动势和终端电压18

2.3.2 半电池的超电势和内阻19

2.3.4 浓差电池23

2.3.3 可逆电池和可逆电极23

2.3.5 电池的容量与比容量24

2.3.6 电池的能量与比能量25

2.3.7 电池的功率与比功率26

2.3.8 极化曲线和充放电特性曲线26

2.3.9 库仑效率和能量效率28

2.3.10 自放电28

2.4 电极过程动力学简介29

2.3.11 电池寿命29

2.4.1 电极反应的实质30

2.4.2 平衡条件和交换电流31

2.4.3 电流－超电势方程32

参考文献34

第3章 金属负极材料35

3.1 锌35

3.1.1 酸性（中性）一次电池用锌电极36

3.1.2 碱性一次电池用锌电极36

3.1.3 低成本碱性再生电池用锌电极37

3.1.4 碱性二次电池用锌电极38

3.1.5 锌流体电池的锌电极39

3.2 镁39

3.3 铝41

3.4 锂42

3.5 铅43

3.6 镉45

3.7 铁46

3.8 钠47

参考文献48

第4章 氧化锰电极材料52

4.1 氧化锰的结构化学52

4.1.1 隧道结构的氧化锰53

4.1.2 层状结构62

4.1.3 氧化锰的还原形式69

4.2.1 简介72

4.2 氧化锰的电化学72

4.2.2 EMD的物理性质和化学组成73

4.2.3 EMD的电化学性质78

参考文献87

第5章 镍电极材料90

5.1 简介90

5.2 镍氢氧化物电极90

5.2.1 镍电极的发展90

5.2.2 氧化镍电极工作原理91

5.2.3 添加剂对镍电极性能的影响94

5.3 镍氢氧化物的固态化学98

5.3.1 β-Ni(OH)298

5.3.2 α-Ni(OH)2102

5.3.3 β-NiOOH103

5.3.4 γ-NiOOH104

5.3.5 鳞镁铁矿型氢氧化镍104

5.4.1 Ni(OH)2/NiOOH电对及热力学105

5.4 镍电极材料的电化学行为105

5.4.2 Ni(OH)2/NiOOH的反应实质106

5.4.3 镍的氧化态107

5.4.4 氧的析出107

5.4.5 氢的氧化108

5.5 Ni(OH)2正极材料小结108

参考文献109

第6章 金属氢化物电极112

6.1 金属氢化物的热力学性质112

6.2 金属氢化物／镍电池115

6.3 贮氢金属和合金的电化学性质116

6.3.1 电极反应116

6.3.2 M/MH反应中的热力学和动力学117

6.4 AB5电极120

6.4.1 AB5氢化物的化学性能121

6.4.2 温度的影响123

6.4.3 电极腐蚀与贮存容量123

6.4.4 腐蚀与组成的关系124

6.5 AB型、A2B型、AB/AB2型和AB2型合金129

6.6 用于电池的合金的选择131

6.7 其他新型高容量贮氢电极合金134

6.7.1 Mg-Ni系非晶合金134

6.7.2 V基固熔体型合金135

6.7.3 钛基电极合金138

6.7.4 纳米贮氢电极材料140

6.7.5 碳材料在贮氢中的应用141

6.8 合金的制备142

6.8.1 电弧炉熔炼法142

6.8.2 中频感应炉熔炼法143

6.8.3 快速冷凝气流雾化法143

6.8.4 其他制备方法144

6.9 贮氢电极常用的表面改性方法145

6.9.1 化学处理法145

6.10.1 电化学研究方法146

6.10 氢化物电极的研究方法146

6.9.2 微包覆处理法146

6.9.3 表面活性剂处理法146

6.10.2 谱学研究方法147

参考文献148

第7章 铅氧化物152

7.1 简介152

7.2 铅／氧化合物152

7.2.1 PbO152

7.2.2 Pb3O4153

7.2.3 PbO2153

7.2.4 非化学计量的PbOx153

7.2.5 碱式硫酸盐154

7.2.6 物理化学性质154

7.3 铅酸电池热力学154

7.3.1 水分解反应155

7.3.2 铅的氧化物156

7.4.1 正极充放电反应机理157

7.4 铅酸电池电极反应157

7.4.2 铅负极的充放电机理161

7.5 铅酸电池中的PbO2活性材料161

7.5.1 Planté板栅162

7.5.2 涂膏式极板163

7.5.3 管状板栅165

7.6 铅酸电池添加剂165

7.6.1 正极添加剂165

7.6.2 电解液添加剂169

7.6.3 负极添加剂170

7.7 密封式免维护铅酸蓄电池172

7.7.1 VRLA简介172

7.7.2 VRLA电池的电化学系统174

7.7.3 阀控系列175

7.7.4 VRLA的新技术176

7.7.5 将来的应用领域177

参考文献178

第8章 碳材料179

8.1 简介179

8.2 碳材料的分类180

8.3 碳材料的物理性能181

8.4 碳材料的化学性能184

8.5 碳材料的电化学行为185

8.5.1 电位185

8.5.3 导电基质186

8.5.2 电化学性质186

8.5.4 电化学氧化188

8.5.5 电催化188

8.5.6 嵌入作用190

8.6 碳材料在贮氢方面的应用192

8.7 电池的碳负极材料193

参考文献195

9.1 简介197

第9章 隔膜材料197

9.2 隔膜的基本性能198

9.2.1 隙率、孔的尺寸和孔的形状198

9.2.2 膜电阻199

9.3 铅酸蓄电池的隔膜200

9.3.1 启动型蓄电池隔膜201

9.3.2 工业电池隔膜202

9.4 碱性电池隔膜204

9.4.1 镍／镉电池隔膜205

9.4.2 镍／金属氢化物电池隔膜205

9.4.3 锌电极电池隔膜206

9.4.4 碱性电池隔膜材料209

9.5 锂离子电池隔膜210

9.5.1 多微孔隔膜材料211

9.5.2 凝胶电解质隔膜213

9.5.3 隔膜的特性表征214

9.5.4 隔膜的数学模型216

参考文献217

第10章 锂电池和锂离子电池负极材料219

10.1 简介219

10.2 金属锂负极材料220

10.2.1 金属锂箔片的表面220

10.2.2 锂负极的电化学行为221

10.3 锂电池的安全性222

10.4.1 碳负极材料223

10.4 锂离子电池负极材料223

10.4.2 锂在碳材料中的嵌入机理227

10.4.3 碳材料改性234

10.4.4 其他新型负极材料242

10.4.5 新型合金248

10.4.6 其他负极材料250

10.5 结语251

参考文献251

11.1 简介255

第11章 锂离子电池正极材料255

11.2 锂钴氧化物257

11.3 锂镍氧化物262

11.4 锂锰氧化物265

11.4.1 尖晶石型LixMn2O4266

11.4.2 层状LiMnO2269

11.4.3 其他锂锰氧化物271

11.5 锂钒氧化物272

11.5.1 V2O5272

11.5.2 V6O13273

11.5.3 Li(1+x)V3O8275

11.5.4 V2O5凝胶277

11.5.5 其他钒类化合物279

11.6 金属氧化物共混电极280

11.6.1 部分取代镍共混电极280

11.6.2 部分取代锰共混电极284

11.7 嵌锂磷酸盐正极材料288

11.8 其他锂离子正极材料289

参考文献291

第12章 锂离子电池的电解液298

12.1 简介298

12.2 有机溶剂299

12.2.1 有机溶剂的分类301

12.2.2 常用有机溶剂302

12.2.3 常用有机溶剂的制备304

12.3.1 无机阴离子盐及其制备306

12.3 电解质306

12.3.2 有机阴离子盐及其制备311

12.4 电解液312

12.4.1 电解液的电导率312

12.4.2 电解液的添加剂319

12.4.3 电解液对电极性能的影响323

参考文献329

13.1 简介331

第13章 聚合物电解质331

13.2 离子运动模型332

13.2.1 Vogel-Tamman-Fulcher(VTF)方程332

13.2.2 动态键渗透模型（DBPM）332

13.2.3 Mever-Nelded(MN)法则333

13.2.4 有效介质理论333

13.3 聚合物电解质的表征方法333

13.3.1 电化学稳定窗口333

13.3.2 离子电导率334

13.3.3 离子迁移数336

13.4 聚合物电解质的分类337

13.4.1 固体聚合物电解质337

13.4.2 凝胶聚合物电解质339

13.5 常用聚合物电解质341

13.5.1 聚氧化乙烯（PEO）系聚合物电解质342

13.5.2 聚丙烯腈（PAN）系聚合物电解质347

13.5.3 聚甲基丙烯酸酯（PMMA）349

13.5.4 聚偏氟乙烯（PVdF）系凝胶聚合物电解质350

13.5.5 其他类型聚合物电解质351

13.6 聚合物电解质的制备353

13.6.1 固体聚合物电解质的制备353

13.6.2 凝胶聚合物电解质的制备353

13.7 导电聚合物电解质的应用357

13.7.1 扣式锂聚合物电池357

13.7.2 聚（1,1－二氟乙烯）类凝胶电解质锂电池359

参考文献360

第14章 高温电池材料362

14.1 简介362

14.2 ZEBRA电池材料363

14.2.1 ZEBRA电池363

14.2.2 ZEBRA的电池性能364

14.2.3 ZEBRA电池的内阻367

14.2.4 ZEBRA电池组368

14.3.1 Na/S体系369

14.3 钠／硫电池材料369

14.3.2 Na/S电池370

14.3.3 Na/S电池组372

14.3.4 Na/S电池的耐蚀材料373

14.3.5 锂铝／硫化铁电池374

14.4 高温电池的组件376

14.4.1 陶瓷电解质β－氧化铝376

14.4.2 第二类电解质NaAlCl4及NaCl-AlCl3体系381

14.4.3 氯化镍（NiCl2）及NiCl2-NaCl体系384

14.4.4 Li离子导体385

14.4.5 热绝缘材料387

14.4.6 电池材料的数据389

参考文献390

附录一392

附录二402

附录三417