书讯《动力电池（第2版）》

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作者：桂长清
出版日期：2012-8-7
出版社：机械工业出版社

本书对作为动力电池使用的阀控式密封铅酸蓄电池、金属氢化物/镍电池、锂离子电池、燃料电池的工作原理、性能特点、电池结构、使用的主要原材料、有待解决的问题和当前国内外电动车辆及其配套电池市场发展的动态加以介绍。由于阀控式密封铅酸蓄电池用途广泛并且工艺比较成熟，它所表现出的规律性在蓄电池领域具有一定的普遍性，因而本书对它的介绍比较详细。本书中提供的数据均是从电池专著、实验室、生产车间和电动车辆实际运行结果中取得的，力求使本书体现出既有理论性又有实用性和可操作性的指导思想。
本书适合从事动力电池和电动车辆领域开发、研究、设计、生产、在线控制的工程技术人员和电池使用维护人员阅读，也可作为高等院校相关专业的教师、高年级学生和研究生的参考书。

目录：
前言
第一章电力驱动系统和动力电池1
第一节电力驱动系统1
一、交流电力驱动系统和直流电力驱动系统1
二、电力驱动系统特点与环境保护1
三、电力驱动系统对电池的基本要求2
四、电动车电池的前期开发目标及当前水平3
第二节混合型电力驱动系统8
一、混合型电力驱动系统简介9
二、混合型电力驱动系统的特点12
三、混合型电力驱动系统对贮能装置的要求13
四、超级电容器与混合型电力驱动系统17
第三节电动车开发计划及现状24
一、美国电动汽车开发计划24
二、日本电动汽车开发计划25
三、欧盟计划26
四、我国新能源汽车开发计划和政策27
五、国内外电动车开发过程和现状30
参考文献37
第二章铅酸动力电池理论基础和开发现状40
第一节铅酸蓄电池热力学基础40
一、热力学基本概念40
二、铅酸蓄电池成流反应42
三、电池电动势和开路电压43
四、电池充放电过程中的热效应51
五、电化当量和电池容量54
第二节铅酸蓄电池反应的动力学基础57
一、极化与过电位（超电动势）57
二、电极反应过程的特征57
三、电化学反应的基本动力学参数59
四、铅酸蓄电池的反应机理62
第三节阀控式密封铅酸蓄电池中的反应62
一、电池主反应63
二、电池副反应63
三、充电和过充电反应64
第四节铅酸动力电池开发现状和技术性能65
一、开口式铅酸蓄电池65
二、阀控式密封铅酸蓄电池65
三、双极性密封铅酸蓄电池66
四、水平式密封铅酸蓄电池68
五、卷绕式圆柱形密封铅酸蓄电池70
六、超级电池（Ultrabattery）72
七、电动车用铅酸蓄电池开发动态74
参考文献77
第三章铅酸动力电池的设计80
第一节电池设计综论80
一、电池总体设计80
二、极板设计80
三、活性物质的量81
四、铅膏配方和视密度81
五、电解液密度和用量82
第二节电池容量及活性物质计算83
一、理论容量83
二、湿铅膏、干铅膏和活性物质之间的关系83
三、活性物质利用率84
四、影响电池容量的因素84
五、正负极活性物质之间的关系86
六、活性物质与板栅之间的关系86
七、极板容量的设计计算87
八、电池容量变换经验公式87
第三节隔膜的选择和计算89
一、隔膜的作用89
二、隔膜厚度与压力的关系89
三、隔膜孔率与压力的关系90
四、隔膜吸酸量与压力的关系90
五、隔膜压缩度对电池寿命的影响91
第四节电解液量的计算92
一、电池放电需要的酸量92
二、极群实际吸酸量93
第五节板栅设计95
一、板栅的结构形式95
二、板耳位置的影响96
三、筋条截面形状97
四、活性物质与板栅之间的比率98
五、板栅设计实例98
六、市售电动车电池极板98
第六节电池极柱和连接条100
第七节限压阀设计101
一、限压阀的作用101
二、限压阀的技术要求101
三、限压阀的结构形式101
四、限压阀帽材料选择102
第八节电池槽、盖的设计和选择102
第九节6DZM10电池设计参数举例104
一、基本参数104
二、设计计算104
三、6DZM10电池物料衡算105
参考文献106
第四章铅酸动力电池制造107
第一节主要原材料107
一、铅107
二、铅合金109
三、硫酸112
四、活性物质添加剂113
五、隔板118
六、电池槽和盖119
七、密封材料120
第二节板栅制造121
一、板栅浇铸121
二、拉网式板栅123
三、板栅的质量要求124
第三节铅粉制造及其技术特性124
一、铅粉制造124
二、铅粉的技术指标125
第四节合膏126
一、铅膏配方的选择126
二、铅膏视密度及其对电池性能的影响127
三、铅膏的相组成及其影响因素127
第五节涂片、固化和干燥128
一、涂片128
二、固化和干燥129
第六节化成131
一、化成过程中的反应131
二、化成槽电解液浓度、温度和槽压的变化132
三、极板组分在化成过程中的转化132
四、电解槽化成（外化成）133
五、电池化成（内化成）135
第七节电池组装与初充电136
一、电池组装工艺流程136
二、注酸和初充电138
参考文献139
第五章铅酸蓄电池性能测试和评估技术141
第一节电池容量141
一、容量的含义141
二、标准中规定的额定容量及其测试方法141
三、电动车用铅酸蓄电池的实际容量水平142
四、影响蓄电池放电容量的主要因素142
五、电池容量的变化规律143
第二节电池寿命144
一、标准中规定的寿命要求及其考核方法144
二、国内常用的电动车电池寿命考核方法144
三、电池循环寿命值及其限制条件145
四、国外电动车用VRLA寿命考核方法146
第三节大电流放电性能148
一、标准中规定的要求及其考核方法148
二、影响大电流放电性能的主要因素148
第四节电池内阻149
一、蓄电池内阻的组成149
二、直流法测电池欧姆内阻150
三、交流法测电池内阻150
四、用电导测试仪测电池内阻（电导）151
第五节铅酸蓄电池内阻与容量的关系151
一、开口式铅酸蓄电池交流阻抗测试结果151
二、阀控式密封铅酸蓄电池交流阻抗测试结果152
三、阀控式密封铅酸蓄电池电导测试结果153
四、铅酸蓄电池内阻的变化规律153
第六节密封铅酸蓄电池的电导与放电容量的相关性154
一、问题的起源和发展154
二、统计结果的局限性154
三、对电导测试结果的评价156
第七节开路电压与放电容量的关系157
一、新电池开路电压与放电容量157
二、电池充放电循环过程中的开路电压与放电容量158
三、间断放电过程中的开路电压与放电容量159
第八节阀控式密封铅酸蓄电池荷电态在线诊断技术160
一、荷电态的含义160
二、电导（内阻）测量法161
三、电池内阻和开路电压差联合法161
四、固定时间放电法162
五、电化学反应内阻与双层电容乘积法163
六、交流阻抗参数法164
七、CDF(Coup de Fouet)现象165
八、使用微机处理器的VRLA电池荷电态在线评估仪167
九、线圈电感指示法167
十、电池荷电态和健康状态在线诊断研究工作小结167
第九节由浮充信息评估电池健康情况168
一、浮充电压高低及其提供的信息168
二、由浮充电压评估电池健康状态168
三、浮充电压均匀性及其提供的信息169
四、浮充电流反映蓄电池组的健康状态169
五、电池健康状态判断原则和对策169
参考文献170
第六章阀控式密封铅酸蓄电池的充放电特性173
第一节阀控式密封铅酸蓄电池的充电特性173
一、充电反应过程173
二、恒电流充电174
三、电解液浓度和温度的变化175
四、恒电压充电175
五、充电电流对充入电量的影响175
六、混合型充电176
七、脉冲充电176
八、阀控式密封铅酸蓄电池充电的特殊性177
第二节快速充电和马斯三定律178
一、马斯电池充电三定律178
二、快速充电过程中的极化现象179
第三节电动车用铅酸蓄电池常用的充电技术182
一、充电技术与电池使用寿命的关系182
二、一些电动车用充电器的充电过程184
第四节阀控式密封铅酸蓄电池的并联充电186
一、并联充电过程中的电流分配186
二、并联充电过程中的电压变化188
三、并联充电对电池均匀性的影响189
第五节阀控式密封铅酸蓄电池的放电特性191
一、放电反应过程191
二、恒电流放电过程中的电压变化191
三、放电过程中电池的电解液浓度和温度变化192
四、过放电对电池性能的影响192
五、自放电193
第六节电池内阻与大电流放电能力193
一、欧姆内阻对电池电压降的影响193
二、电池欧姆内阻的组成194
三、改善电池大电流放电能力的途径195
第七节蓄电池组的均匀性195
一、电池组均匀性的表述方法196
二、单格电池的均匀性196
三、蓄电池组的均匀性197
四、循环寿命试验中蓄电池组均匀性的变化198
第八节电动车电池深放电199
一、深放电试验199
二、深放电结果199
三、深放电后电池容量恢复能力200
四、深放电循环对放电容量的影响200
五、深放电循环对电池均匀性的影响201
第九节电动自行车用铅酸蓄电池组的过放电202
一、过放电试验方法202
二、6DZM10电池的过放电试验数据202
三、过放电量及其影响因素203
四、电池组开路电压的变化203
五、蓄电池组放电终止电压均匀性的变化204
六、过放电恢复能力204
七、过放电对电池寿命的影响204
第十节蓄电池并联放电205
第十一节电动车电池配组及其效果205
一、电动车电池当前水平205
二、电动车电池配组的效果206
第十二节电动车电池失效模式和失效机理208
一、电池容量不足，车辆跑的路程短208
二、电池容量衰减快，使用寿命短209
三、电池均匀性劣化210
四、电池严重硫酸盐化211
五、热失控与电池<鼓肚子>212
六、电压很高容量不足213
七、电池贮存期间电压下降很快213
八、电池漏液213
参考文献213
第七章胶体铅酸蓄电池216
第一节胶体电池开发历程216
第二节胶体化学基本原理217
一、胶体217
二、胶体制备217
三、溶胶的主要性质218
四、凝胶219
第三节硅溶胶和硅凝胶221
一、硅溶胶的制造222
二、硅凝胶的制备224
三、凝胶生成机理225
四、胶体电解质添加剂225
五、影响凝胶时间的因素226
六、SiO2含量对胶液导电性的影响227
七、SiO2含量对胶液触变性能的影响228
八、硫酸浓度对胶体电解液性能的影响228
九、钠离子对凝胶的影响229
第四节胶体电池设计和制造229
一、胶体电池用隔板229
二、胶体电池极群230
三、设法降低电池内阻231
四、板栅与活性物质231
五、颗粒SiO2电池231
六、胶体电解液的灌注231
七、8DZMJ18胶体电池设计参数举例233
第五节胶体电池的特性233
一、两类密封铅酸蓄电池工作原理233
二、电池容量234
三、自放电速度降低235
四、电池寿命延长236
五、电池内阻及大电流放电能力236
六、耐深放电能力239
七、抗电液分层能力240
八、浮充状态特性240
九、充电过程中的热效应241
十、低温特性241
第六节胶体电池的其他应用241
一、风能发电系统及贮能电池241
二、光伏系统和贮能电池243
三、胶体电池是贮能电池的优选对象244
四、胶体电池与AGM电池综合评价246
参考文献246
第八章金属氢化物镍电池248
第一节金属氢化物镍(MH?Ni)电池概述248
一、MH?Ni电池结构248
二、MH?Ni电池命名250
三、成流反应250
四、过充电和过放电反应251
第二节镍电极的特性及其制备252
一、镍电极成流反应252
二、镍电极类型和结构254
三、活性物质254
四、镍电极制造255
五、影响镍电极性能的因素257
第三节金属氢化物电极性能及其制备258
一、贮氢电极工作原理258
二、对贮氢合金的要求259
三、贮氢合金的类型259
四、贮氢合金的改性处理261
第四节MH?Ni电池特性及其影响因素262
一、电池充电及控制方法262
二、电池放电特性268
三、电池容量269
四、电池循环寿命270
五、温度对电池性能的影响275
六、电池贮存和自放电特性278
七、电池内阻280
八、电池的比能量282
九、电池的比功率283
十、可恢复的记忆效应285
第五节MH?Ni电池的应用和市场动态286
一、小型便携式电器市场上的MH?Ni电池286
二、电动自行车用MH?Ni电池286
三、电动汽车用MH?Ni电池287
四、混合型电动车用MH?Ni电池289
第六节MH?Ni电池开发动向291
一、MH?Ni电池的进步和开发目标291
二、镍电极的研究动向292
三、贮氢合金的研究动向293
参考文献294
第九章锂离子动力电池297
第一节锂离子电池概况和命名297
一、锂离子电池的发展概况297
二、锂离子电池产品的命名298
第二节电池工作原理及结构形式299
一、电池成流反应299
二、电池结构形式300
第三节电池主要原材料及其特点302
一、正极材料302
二、负极材料309
三、电解质311
四、隔膜材料315
第四节当前锂离子电池技术状态316
一、锂离子电池的综合评价316
二、锂离子电池的充放电特性317
三、电池容量及其影响因素318
四、循环寿命323
五、电池内阻328
六、比能量和比功率331
七、自放电速率和电池贮存性能334
第五节电池安全性及其防护措施335
一、锂离子电池的安全性问题335
二、影响安全性的因素336
三、电池设计采用的安全措施337
四、使用注意事项338
第六节锂离子电池的市场动态339
一、小容量电池占主导地位339
二、锂离子电池在电动助力车市场的地位339
三、电动汽车盼望锂离子电池339
第七节锂离子动力电池开发方向341
一、提高锂离子电池的均匀性341
二、确保电池产品的安全性341
三、降低价格342
四、开发新的电极材料342
参考文献342
第十章电动车用燃料电池346
第一节燃料电池基本原理346
第二节燃料电池类型347
一、碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC）347
二、磷酸燃料电池(Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC)348
三、熔融碳酸盐燃料电池(Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC)348
四、固体氧化物燃料电池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）349
五、质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel
Cell，PEMFC)350
六、直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）350
七、几种燃料电池的比较351
第三节燃料电池的热力学基础352
第四节质子交换膜燃料电池354
一、电池工作原理和基本结构354
二、双极板结构及材料355
三、质子交换膜357
四、电极反应催化剂358
五、膜电极制备359
六、电池组及其配套系统360
第五节质子交换膜燃料电池性能及其影响因素363
一、反应气体的压力对电池性能的影响363
二、电池温度与性能的关系364
三、电池的输出功率和能量转换效率特性366
四、CO对催化剂的毒化作用367
五、电池寿命367
第六节电动汽车与燃料电池开发过程和现状368
一、美国368
二、日本370
三、加拿大372
四、中国373
五、燃料电池汽车展望375
参考文献376
第十一章潜艇和鱼雷动力电池378
第一节潜艇及其动力蓄电池378
一、蓄电池是潜艇动力的心脏378
二、潜艇对蓄电池的要求378
三、潜艇电池基本结构379
第二节潜艇电池发展动态380
一、铅酸蓄电池380
二、锌/氧化银蓄电池384
三、燃料电池385
第三节世界一些国家的潜艇蓄电池性能386
一、德国DD/LN?TP型潜艇电池386
二、英国55KR189型潜艇电池和19KR229/231型潜艇电池387
三、俄罗斯446和476型潜艇蓄电池388
第四节潜艇蓄电池性能检查和使用维护390
一、蓄电池容量检查390
二、蓄电池析氢速度检查390
三、蓄电池寿命试验391
四、潜艇蓄电池充电391
第五节潜艇AIP系统和燃料电池395
一、常规动力潜艇需要AIP系统395
二、潜艇AIP系统动态396
三、AIP系统盼望燃料电池397
四、德国的燃料电池潜艇进展398
五、燃料电池的成功应用401
第六节鱼雷动力电池402
一、鱼雷动力概述402
二、对鱼雷动力电池的要求402
三、鱼雷动力电池的发展概况403
四、鱼雷动力用铅酸电池403
五、鱼雷动力用锌/氧化银电池404
六、镁/氯化银电池404
七、铝/氧化银鱼雷电池405
参考文献406