內容簡介
電池手冊本書是全面介紹電池的一本專著，不僅包含了從電池原理、電池設計到電池套用和選擇的相關基礎理論和實用知識，而且對市場上廣泛得到實際套用的各種電池體系進行了詳細和深入的介紹。特別是書中非常詳細地介紹了20世紀末發展起來的新型電池體系，包括稱為綠色電池體系的鋰離子蓄電池和金屬氫化物/鎳蓄電池等。同時對有套用前景的小型攜帶型燃料電池和各國都在致力發展的電動車動力電池也進行了介紹。此外，本書還對那些用於航天與航空、水中兵器、飛彈武器的各種全密封蓄電池、貯備電池（熱電池和液體激活電池）和高比能量鋰原電池等進行了詳細介紹。本書全面地反映了各種新型電池的最新發展水平，對電池行業進一步研究、開發與套用具有指導意義。
本書可供從事電池與相關領域研究、生產、銷售和使用人員參考，也可供大專院校和中專院校相關專業師生作為教學參考書使用。
目錄
第1部分工作原理
第1章基本概念2
1.1電池和電池組的組成2
1.2電池和電池組的分類3
1.2.1原電池（或一次電池）和原電池組3
1.2.2蓄電池（或二次電池）和蓄電池組3
1.2.3貯備電池4
1.2.4燃料電池4
1.3電池工作5
1.3.1放電5
1.3.2充電5
1.3.3具體實例：鎘/鎳電池6
1.3.4燃料電池6
1.4電池的理論電壓、容量和能量6
1.4.1自由能6
1.4.2理論電壓6
1.4.3理論容量（電量）7
1.4.4理論能量8
1.5實際電池組的質量比能量和體積比能量11
1.6質量比能量和體積比能量上限12
參考文獻13
第2章電化學原理和反應14
2.1引言14
2.2熱力學基礎15
2.3電極過程17
2.4雙電層電容和離子吸附20
2.5電極表面的物質傳輸24
2.5.1濃差極化25
2.5.2多孔電極25
2.6電分析技術26
2.6.1循環伏安法26
2.6.2計時電位法29
2.6.3電化學阻抗譜法30
2.6.4極譜法32
2.6.5電極33
參考文獻35
參考書目37
第3章影響電池性能的因素39
3.1一般性能39
3.2影響電池性能的因素39
3.2.1電壓水準39
3.2.2放電電流40
3.2.3放電模式（恆電流、恆電阻、恆功率）42
3.2.4不同放電模式下電池性能評估實例43
3.2.5放電期間電池的溫度45
3.2.6使用壽命46
3.2.7放電類型（連續、間歇等）46
3.2.8電池循環工作制度（間歇和脈衝放電）47
3.2.9電壓穩定性49
3.2.10充電電壓50
3.2.11電池和電池組設計50
3.2.12電池的貯存條件與貯存壽命53
3.2.13電池設計的影響53
參考文獻54
第4章電池標準55
4.1概述55
4.2國際標準56
4.3標準概念57
4.4IEC和ANSI命名法58
4.4.1原電池58
4.4.2蓄電池59
4.5極端60
4.6電性能61
4.7標識62
4.8ANSI和IEC標準的對照62
4.9IEC標準圓形原電池63
4.10標準SLI和其他鉛酸蓄電池64
4.11法規與安全性標準70
參考文獻71
第5章電池組設計73
5.1概述73
5.2消除潛在安全問題的設計73
5.2.1對原電池充電74
5.2.2防止電池組短路75
5.2.3反極75
5.2.4單體電池和電池組外部充電保護76
5.2.5設計鋰原電池組需要考慮的特殊事項76
5.3分立電池組的安全措施77
5.3.1防止電池組插入錯誤的設計77
5.3.2電池尺寸78
5.4電池組構造79
5.4.1單體電池間的連線79
5.4.2電池封裝80
5.4.3殼體設計81
5.4.4極柱和接觸材料81
5.5可充電電池組設計82
5.5.1充電控制82
5.5.2放電/充電控制事例83
5.5.3鋰離子電池84
5.6電能管理和顯示——智慧型電池84
5.6.1智慧型電池系統85
5.7指導方針87
參考文獻88
第6章電池選擇與套用89
6.1一般特性89
6.2選擇電池的要點89
6.3電池套用90
6.3.1電池套用概述90
6.3.2攜帶型套用、工業套用和電動車套用92
6.4攜帶型套用93
6.4.1概述93
6.4.2攜帶型設備用電池的特性94
6.4.3成本效率96
6.4.4其他性能比較99
6.4.5選擇攜帶型設備用電池標準102
參考文獻103
第2部分原電池
第7章原電池概述106
7.1原電池的通性和套用106
7.2原電池的種類和特性107
7.2.1原電池的特性107
7.3原電池系列的工作特性比較110
7.3.1概述110
7.3.2電壓和放電曲線113
7.3.3比能量和比功率113
7.3.4有代表性的原電池的性能比較114
7.3.5放電負載及循環工作制度的影響116
7.3.6溫度的影響117
7.3.7原電池的貯存壽命118
7.3.8成本118
7.4原電池的再充電119
第8章鋅/二氧化錳乾電池（氯化銨和氯化鋅體系）120
8.1一般性能120
8.2化學原理122
8.3電池和電池組類型123
8.3.1氯化銨型鋅/二氧化錳電池123
8.3.2氯化鋅型電池123
8.4結構124
8.4.1圓柱形電池結構124
8.4.2反極式圓柱形電池126
8.4.3疊層電池和電池組126
8.4.4特殊設計126
8.5電池組成127
8.5.1鋅127
8.5.2碳包127
8.5.3二氧化錳128
8.5.4炭黑128
8.5.5電解質128
8.5.6緩蝕劑128
8.5.7碳棒129
8.5.8隔膜129
8.5.9密封130
8.5.10外套130
8.5.11端子（或極柱）130
8.6性能130
8.6.1電壓130
8.6.2放電特性132
8.6.3間歇放電的影響132
8.6.4放電曲線比較——高負載下尺寸對氯化鋅型電池的影響134
8.6.5不同等級電池的放電曲線比較135
8.6.6內阻138
8.6.7溫度的影響140
8.6.8使用壽命142
8.6.9貯存壽命142
8.7特殊設計143
8.7.1扁平鋅/二氧化錳P?80電池143
8.8單體及組合電池的型號及尺寸145
參考文獻148
9.1一般性能149
9.2化學原理149
9.2.1鋁151
9.3鎂/二氧化錳電池結構151
9.3.1標準結構151
9.3.2內?外“碳包”式結構151
9.4鎂/二氧化錳電池的工作特性152
9.4.1放電性能152
9.4.2貯存壽命154
9.4.3內?外“碳包”式電池154
9.4.4電池設計155
9.5鎂/二氧化錳電池的尺寸和類型155
9.6其他類型鎂一次電池156
9.7鋁一次電池156
參考文獻157
第10章鹼性鋅/二氧化錳電池158
10.1一般性能158
10.2化學原理160
10.3電池組成和材料161
10.3.1正極的組成161
10.3.2負極的組成163
10.3.3負極集流體164
10.3.4隔膜164
10.3.5殼體、密封和成品164
10.4結構165
10.4.1圓柱形結構165
10.4.2扣式電池結構166
10.5工作特性167
10.5.1一般特性與普通鋅/二氧化錳電池的比較167
10.5.2放電性能167
10.5.3間歇放電169
10.5.4內阻169
10.5.5放電類型170
10.5.6工作溫度對放電性能的影響171
10.5.7不同溫度下貯存對放電性能的影響172
10.6電池的型號和尺寸174
10.7高級鹼性鋅/二氧化錳高放電率電池175
參考文獻178
第11章氧化汞電池179
11.1一般特性179
11.2化學原理180
11.3電池組成180
11.3.1電解質180
11.3.2鋅負極181
11.3.3鎘負極181
11.3.4氧化汞正極181
11.3.5結構材料181
11.4結構182
11.4.1扣式電池結構182
11.4.2平板式電池結構182
11.4.3圓柱形電池結構182
11.4.4卷繞式負極電池結構183
11.4.5小電流放電電池結構183
11.5鋅/氧化汞電池的工作特性183
11.5.1電壓183
11.5.2放電性能183
11.5.3溫度的影響184
11.5.4內阻185
11.5.5貯存185
11.5.6使用壽命185
11.6鎘/氧化汞電池的工作特性186
11.6.1放電186
11.6.2貯存187
參考文獻187
第12章氧化銀電池188
12.1一般性能188
12.2化學原理與組成189
12.2.1鋅負極189
12.2.2氧化銀正極189
12.2.3電解質193
12.2.4隔離層和隔膜193
12.3電池結構194
12.4工作特性195
12.4.1開路電壓195
12.4.2放電特性195
12.4.3貯存壽命196
12.4.4使用壽命198
12.5電池尺寸和型號198
參考文獻199
第13章鋅/空氣電池——扣式結構201
13.1一般性能201
13.2化學原理202
13.3結構203
13.4工作特性205
13.4.1電池尺寸205
13.4.2電壓206
13.4.3比能量206
13.4.4放電特性206
13.4.5電壓?電流特性207
13.4.6電池內阻208
13.4.7脈衝負載性能208
13.4.8溫度的影響209
13.4.9貯存壽命210
13.4.10影響使用壽命的因素211
參考文獻214
第14章鋰電池215
14.1一般性能215
14.1.1鋰電池的優點215
14.1.2鋰原電池的分類216
14.2化學原理217
14.2.1鋰217
14.2.2正極活性物質218
14.2.3電解質220
14.2.4電池電極對和反應機理221
14.3鋰原電池的特性221
14.3.1設計和工作特性概述221
14.3.2可溶性正極的鋰原電池221
14.3.3固體正極鋰原電池224
14.4鋰電池的安全和操作227
14.4.1影響到安全和操作的因素227
14.4.2需要考慮的安全事項227
14.5鋰/二氧化硫電池(Li/SO2)228
14.5.1化學原理228
14.5.2結構230
14.5.3性能230
14.5.4電池型號和尺寸233
14.5.5鋰/二氧化硫（Li/SO2）電池和電池組的使用及操作或安全事項234
14.5.6套用235
14.6鋰/亞硫醯氯（Li/SOCl2）電池236
14.6.1化學原理236
14.6.2碳包式圓柱形電池236
14.6.3螺鏇卷繞式圓柱形電池240
14.6.4扁形或盤形鋰/亞硫醯氯（Li/SOCl2）電池242
14.6.5大型方形鋰/亞硫醯氯（Li/SOCl2）電池244
14.6.6套用245
14.7鋰/氯氧化物電池247
14.7.1鋰/硫醯氯（Li/SO2Cl2）電池248
14.7.2鹵素添加劑鋰/氯氧化物電池248
14.8鋰/二氧化錳（Li/MnO2）電池251
14.8.1化學原理251
14.8.2結構251
14.8.3性能253
14.8.4單體電池和電池組的尺寸261
14.8.5套用和操作261
14.9鋰/一氟化碳[Li/(CF)n]電池263
14.9.1化學原理263
14.9.2結構263
14.9.3性能264
14.9.4單體和組合電池型號269
14.9.5套用和操作269
14.10鋰/二硫化鐵(Li/FeS2)電池270
14.10.1化學原理270
14.10.2結構271
14.10.3性能271
14.10.4電池型號與套用274
14.11鋰/氧化銅(Li/CuO)和鋰/磷酸氧銅[Li/Cu4O(PO4)2]電池275
14.11.1化學原理275
14.11.2結構275
14.11.3性能276
14.11.4電池型號與套用277
14.12鋰/釩氧化銀電池279
14.12.1化學原理279
14.12.2結構280
14.12.3性能280
14.12.4電池和電池型號281
14.12.5套用281
參考文獻282
第15章固體電解質電池285
15.1一般性能285
15.2Li/LiI(Al2O3)/金屬鹽電池287
15.2.1一般性能287
15.2.2電池的化學原理287
15.2.3電池結構288
15.2.4工作特性288
15.2.5貯存290
15.2.6操作290
15.3鋰/碘（Li/I2）電池290
15.3.1一般性能290
15.3.2電池結構291
15.3.3商品化電池293
15.3.4放電特性294
15.3.5自放電296
15.3.6其他的性能損失297
15.3.7溫度影響298
15.4Ag/RbAg4I5/Me4NIn·C電池298
參考文獻300
第3部分貯備電池
第16章貯備電池概述304
16.1貯備電池分類304
16.2貯備電池的特性305
第17章水激活鎂電池311
17.1總則311
17.2化學原理312
17.3水激活電池類型313
17.4結構315
17.4.1部件315
17.4.2漏電流317
17.4.3電解質318
17.5工作特性318
17.5.1一般特性318
17.5.2浸沒型電池323
17.5.3控流型電池325
17.5.4浸潤型電池325
17.6電池用途327
17.6.1用於空軍和海軍救生衣照明的水激活電池327
17.6.2鎂/氯化銀電池328
17.7電池型號和尺寸329
參考文獻329
第18章鋅/氧化銀貯備電池331
18.1概述331
18.2化學原理331
18.3結構331
18.3.1電池組成332
18.3.2高放電率和低放電率電池設計332
18.3.3自動激活電池333
18.4工作特性335
18.4.1電壓335
18.4.2放電曲線336
18.4.3溫度的影響336
18.4.4阻抗337
18.4.5工作337
18.4.6貯存壽命337
18.5單體和電池組型號和尺寸338
18.6特殊性能及維護339
18.7成本339
參考文獻340
第19章鏇轉貯備電池341
19.1概述341
19.2化學原理342
19.3設計依據342
19.3.1電極對裝配342
19.3.2電解質用量的最佳化343
19.3.3電池密封343
19.3.4安瓿瓶343
19.3.5鋰基電池的安全性344
19.4工作特性344
19.4.1概況344
19.4.2特定電化學體系的性能345
參考書目347
第20章常溫鋰負極貯備電池348
20.1概述348
20.2化學原理348
20.2.1鋰/五氧化二釩電池348
20.2.2鋰/亞硫醯氯電池349
20.2.3鋰/二氧化硫電池349
20.2.4鋰/預充電的LixCoO2（0.5≤x<1）電池350
20.3結構350
20.3.1常規設計350
20.3.2金屬鋰貯備電池的類型350
20.4工作特性357
20.4.1安瓿瓶電池357
20.4.2電池組設計359
參考文獻361
第21章熱電池362
21.1概述362
21.2熱電池電化學體系363
21.2.1負極材料363
21.2.2電解質364
21.2.3正極材料365
21.2.4焰火加熱材料365
21.2.5激活方法366
21.2.6絕緣、隔熱材料366
21.3單體電池化學原理367
21.3.1鋰/二硫化鐵（Li/FeS2）體系367
21.3.2鋰/二硫化鈷（Li/CoS2）體系369
21.3.3鈣/鉻酸鈣（Ca/CaCrO4）體系369
21.4單體電池結構370
21.4.1杯式單體電池370
21.4.2開放式單體電池371
21.4.3片式單體電池371
21.5電堆結構設計373
21.6熱電池性能特徵374
21.6.1電壓變化範圍374
21.6.2激活時間375
21.6.3激活壽命375
21.6.4涉及熱電池套用應注意的問題376
21.7熱電池檢測和監督376
21.8熱電池的新發展377
參考文獻377
參考書目378
第4部分蓄電池
第22章蓄電池簡介380
22.1蓄電池的套用與特點380
22.2蓄電池的種類和特點383
22.2.1鉛酸電池383
22.2.2鹼性蓄電池384
22.3各種蓄電池體系的性能比較385
22.3.1概述385
22.3.2電壓和放電曲線389
22.3.3放電率對電性能的影響390
22.3.4溫度的影響391
22.3.5荷電保持391
22.3.6壽命392
22.3.7充電特性393
22.3.8成本394
參考文獻394
第23章鉛酸電池395
23.1一般特徵395
23.1.1歷史396
23.1.2生產統計和鉛的使用398
23.2化學原理399
23.2.1一般特徵399
23.2.2開路電壓特徵402
23.2.3極化和歐姆損耗402
23.2.4自放電403
23.2.5硫酸的特點和性質404
23.3結構特徵、材料和生產方法405
23.3.1合金生產405
23.3.2板柵生產409
23.3.3鉛粉生產412
23.3.4和膏412
23.3.5塗膏413
23.3.6固化414
23.3.7組裝414
23.3.8殼蓋密封416
23.3.9槽化成416
23.3.10電池化成417
23.3.11乾荷電417
23.3.12測試和完成418
23.3.13運輸418
23.3.14乾荷電電池的激活418
23.4SLI（汽車）電池：結構和特徵418
23.4.1一般特徵418
23.4.2結構419
23.4.3性能特徵421
23.4.4單體電池和電池組型號、尺寸425
23.5深循環和牽引電池：結構和性能425
23.5.1結構425
23.5.2性能特徵426
23.5.3電池型號和尺寸429
23.6備用電池：結構和特徵431
23.6.1結構431
23.6.2性能特徵436
23.6.3單體電池及電池組型號和尺寸438
23.7充電和充電設備440
23.7.1通常考慮的因素440
23.7.2鉛酸電池充電方法441
23.8維護、安全和運行特徵445
23.8.1維護445
23.8.2安全447
23.8.3操作參數對電池壽命的影響448
23.8.4失效模式449
23.9套用和市場450
23.9.1汽車電池450
23.9.2小型密封鉛酸電池451
23.9.3工業電池452
23.9.4電動車輛452
23.9.5儲能系統453
23.9.6功率調節和不間斷電源系統453
23.9.7船艇電池454
參考文獻455
第24章閥控鉛酸電池456
24.1一般特徵456
24.2化學原理457
24.3電池結構458
24.3.1VRLA圓柱形電池458
24.3.2VRLA方形電池459
24.3.3薄的方形電池459
24.4性能特徵461
24.4.1VRLA圓柱形電池461
24.4.2VRLA方形電池性能特徵468
24.4.3薄方形電池——口香糖電池469
24.4.4其他電池類型471
24.5充電特徵472
24.5.1一般考慮472
24.5.2恆電壓充電472
24.5.3快速充電474
24.5.4浮充電475
24.5.5恆電流充電476
24.5.6漸減電流充電477
24.5.7並聯/串聯充電477
24.5.8充電電流效率478
24.6安全與操作479
24.6.1析氣479
24.6.2短路479
24.7電池型號和尺寸479
24.8VRLA電池套用於不間斷供電電源482
參考文獻484
第25章鐵電極電池486
25.1概述486
25.2鐵/鎳電池的化學原理487
25.3傳統鐵/鎳電池488
25.3.1結構488
25.3.2鐵/鎳電池的特性489
25.3.3鐵/鎳電池的規格493
25.3.4鐵/鎳電池的操作和使用494
25.4先進鐵/鎳電池494
25.5鐵/空氣電池496
25.6鐵/銀電池498
25.7鐵正極材料501
參考文獻503
第26章工業和空間用鎘/鎳電池504
26.1前言504
26.2化學原理505
26.3結構506
26.4特性508
26.4.1體積比能量和質量比能量508
26.4.2放電特性508
26.4.3內阻509
26.4.4荷電保持510
26.4.5壽命510
26.4.6機械強度和熱穩定性510
26.4.7記憶效應511
26.5充電特性511
26.6纖維鎘/鎳電池技術512
26.6.1FNC電極技術512
26.6.2生產靈活性512
26.6.3密封電池和開口電池513
26.6.4密封免維護FNC電池513
26.6.5性能515
26.7製造商和市場劃分519
26.8套用521
參考書目523
