化學電源技術及其應用 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

編輯推薦

適讀人群 ：本書既適閤高等院校相關專業作為教材或參考書使用，也適閤相關工程技術人員和管理人員查閱，還可供具有高中以上文化程度準備從事化學電源相關工作的人員自學。
1.本書在化學電源的基礎上，係統講述瞭各種主要化學電源的基本結構、工作原理、主要性能及使用維護方法。
2.本書是讀者學習瞭解和研究化學電源的很好的參考書，常用的化學電源一一係統講述。
3.本書可以作為教材使用，也可以作為自學讀物。

內容簡介

本書在闡述化學電源理論基礎和基本概念的基礎上，係統地講述瞭各種主要化學電源的基本結構、工作原理、主要性能、應用前景及其使用維護方法。
本書內容包括化學電源理論基礎、化學電源概論、鉛酸蓄電池、堿性蓄電池（鎘鎳蓄電池、氫化物鎳蓄電池以及鋅銀蓄電池）、鋰離子電池、燃料電池、一次電池（鋅錳電池、鋅氧化銀原電池以及鋰原電池）和其他化學電源（金屬空氣電池、電化學電容器以及氧化還原液流電池）。
本書注重理論聯係實際，既適閤高等院校相關專業作為教材或參考書使用，也適閤相關工程技術人員和管理人員查閱，還可供具有高中以上文化程度準備從事化學電源相關工作的人員自學。

內頁插圖

目錄

第1章化學電源理論基礎001
1.1化學基礎知識001
1.1.1原子和原子量001
1.1.2分子和分子式003
1.1.3元素和元素符號005
1.2溶液與溶液濃度006
1.2.1溶液006
1.2.2溶解過程009
1.2.3溶液的濃度010
1.2.4溶液的配製011
1.3電解質溶液012
1.3.1電解質的種類012
1.3.2離子與水分子的作用013
1.3.3強電解質溶液的活度013
1.3.4電解質溶液的導電015
1.4原電池與電池的可逆性016
1.4.1氧化還原反應016
1.4.2原電池017
1.4.3可逆電極019
1.4.4電池的可逆性020
1.5電極電位與能斯特方程021
1.5.1電動勢的形成021
1.5.2標準電極電位024
1.5.3濃度對電極電位的影響031
1.5.4電極電位的能斯特方程031
1.5.5電池電動勢的能斯特方程式032
1.5.6電極電位的應用033
1.6電解與電解定律035
1.6.1電解原理035
1.6.2分解電壓036
1.6.3電極極化039
1.6.4電解産物043
1.6.5電解定律045
習題與思考題046
第2章化學電源概論049
2.1化學電源的工作原理與組成049
2.1.1化學電源的工作原理049
2.1.2化學電源的組成050
2.1.3化學電源的錶示方法051
2.2化學電源的分類052
2.2.1按電解質(液)的類型分類052
2.2.2按活性物質的存在方式分類052
2.2.3按電池的特點分類052
2.2.4按電池工作性質及儲存方式分類052
2.3化學電源的應用與發展053
2.3.1化學電源的選擇053
2.3.2化學電源的應用054
2.3.3化學電源的發展055
2.4化學電源的性能057
2.4.1電動勢與開路電壓057
2.4.2內阻058
2.4.3放電電壓與充電電壓059
2.4.4容量與比容量060
2.4.5能量與比能量062
2.4.6功率與比功率064
2.4.7效率與壽命065
2.4.8儲存性能與自放電066
2.5多孔電極理論067
2.5.1多孔電極的分類067
2.5.2多孔電極的結構特點067
2.5.3多孔電極的行為069
2.5.4多孔電極過程070
習題與思考題075
第3章鉛酸蓄電池076
3.1概述076
3.1.1鉛酸蓄電池的發展史076
3.1.2鉛酸蓄電池的分類078
3.1.3鉛酸蓄電池的型號編製079
3.1.4鉛酸蓄電池的特點081
3.2鉛酸蓄電池的構造081
3.2.1電極082
3.2.2電解液082
3.2.3隔闆(膜)084
3.2.4電池槽085
3.2.5排氣栓086
3.2.6附件087
3.2.7裝配方式087
3.3鉛酸蓄電池的工作原理089
3.3.1放電過程089
3.3.2充電過程089
3.3.3蓄電池密封原理090
3.4鉛酸蓄電池的性能092
3.4.1內阻特性092
3.4.2電壓特性094
3.4.3容量特性100
3.4.4自放電特性105
3.4.5壽命特性109
3.5鉛酸蓄電池的充電方法110
3.5.1恒流充電法110
3.5.2恒壓充電法111
3.5.3分級恒流充電法111
3.5.4先恒流後恒壓充電法112
3.5.5限流恒壓充電法112
3.5.6快速充電112
3.5.7浮充充電114
3.6鉛酸蓄電池的運行方式114
3.6.1充放電運行方式114
3.6.2全浮充運行方式115
3.6.3半浮充運行方式117
3.7鉛酸蓄電池的失效模式118
3.7.1極闆硫化118
3.7.2內部短路121
3.7.3極闆反極122
3.7.4正極闆柵腐蝕123
3.7.5失水124
3.7.6熱失控125
3.7.7負極匯流排腐蝕126
3.8鉛酸蓄電池的維護127
3.8.1安裝方法127
3.8.2充電維護方法127
3.8.3日常維護129
3.8.4剩餘容量的測量131
習題與思考題133
第4章堿性蓄電池135
4.1鎘鎳蓄電池135
4.1.1概述135
4.1.2基本組成137
4.1.3基本結構140
4.1.4工作原理142
4.1.5主要性能144
4.1.6使用與維護148
4.2氫化物鎳蓄電池153
4.2.1概述153
4.2.2基本結構154
4.2.3工作原理與密封原理159
4.2.4主要性能160
4.2.5使用與維護163
4.3鋅銀蓄電池164
4.3.1概述164
4.3.2基本結構167
4.3.3工作原理168
4.3.4主要性能169
4.3.5使用與維護174
習題與思考題180
第5章鋰離子電池182
5.1概述182
5.1.1發展曆史182
5.1.2分類與特點184
5.1.3應用前景186
5.2液態鋰離子電池187
5.2.1基本結構187
5.2.2工作原理194
5.2.3主要性能195
5.2.4使用與維護197
5.3聚閤物鋰離子電池198
5.3.1主要特點198
5.3.2基本結構198
5.3.3主要性能200
習題與思考題200
第6章燃料電池202
6.1燃料電池概述202
6.1.1發展曆史202
6.1.2主要特點與分類203
6.1.3基本組成與工作原理205
6.1.4燃料電池係統205
6.2燃料電池的性能207
6.2.1電動勢207
6.2.2理論效率208
6.2.3極化行為208
6.2.4實際效率209
6.2.5其他性能209
6.3堿性燃料電池210
6.3.1工作原理211
6.3.2基本結構211
6.3.3CO2的毒化與吸收215
6.4磷酸燃料電池216
6.4.1工作原理217
6.4.2基本結構218
6.4.3PAFC發電係統220
6.4.4工作條件對電池性能的影響222
6.5熔融碳酸鹽燃料電池223
6.5.1工作原理224
6.5.2基本結構225
6.5.3MCFC發電係統228
6.5.4工作條件對電池性能的影響229
6.6固體氧化物燃料電池230
6.6.1工作原理231
6.6.2基本結構232
6.6.3SOFC電池組242
6.6.4SOFC發電係統245
6.7質子交換膜燃料電池247
6.7.1工作原理247
6.7.2基本結構248
6.7.3水與熱的管理256
6.7.4電池性能260
6.7.5電池係統262
6.7.6應用前景264
習題與思考題265
第7章一次電池267
7.1鋅錳電池268
7.1.1工作原理268
7.1.2基本構造270
7.1.3型號規格272
7.1.4主要性能273
7.1.5使用維護276
7.2鋅氧化銀(原)電池277
7.2.1工作原理277
7.2.2基本結構277
7.2.3工作特性278
7.2.4型號尺寸278
7.3鋰(原)電池279
7.3.1鋰二氧化錳電池280
7.3.2鋰二氧化硫電池283
7.3.3鋰亞硫酰氯電池286
7.3.4鋰碘電池292
7.3.5鋰氧化銅電池294
7.3.6使用維護296
習題與思考題297
第8章其他化學電源298
8.1金屬空氣電池298
8.1.1鋅空氣電池299
8.1.2鋁空氣電池305
8.1.3鎂空氣電池310
8.2電化學電容器313
8.2.1工作原理314
8.2.2基本結構315
8.2.3主要特性315
8.2.4注意事項317
8.3氧化還原液流電池318
8.3.1工作原理318
8.3.2基本結構319
8.3.3主要特性319
習題與思考題321
參考文獻322

前言/序言

化學電源是一種將物質的化學能直接轉化為電能的裝置。自1859年法國著名的物理學傢、發明傢普蘭特（Gaston Planté）研發瞭世界上第一塊鉛酸蓄電池，1868年法國工程師勒剋朗謝（C.Leclanche）發明瞭采用NH4Cl水溶液作電解質溶液的鋅二氧化錳電池以來，化學電源經曆瞭近160年的發展曆史。特彆是目前能源緊缺急需各種替代能源、各種用電器具對高能化學電源的需求以及材料科學的發展給新型化學電源的開發提供瞭各種新型材料，使得傳統的化學電源的性能得以提高，而且齣現瞭許多新型的化學電源。這些性能優越的化學電源如鋰一次電池、鋰離子電池、金屬氫化物鎳電池和質子交換膜燃料電池等，在交通、航空航天、電子、通信和傢用電器等領域都有著很好的應用前景。
本書在闡述化學電源理論基礎和基本概念的基礎上，係統地講述瞭各種主要化學電源的基本結構、工作原理、主要性能、應用前景及其使用維護方法。全書共分8章：第1章化學電源理論基礎，主要講述瞭化學基礎知識、溶液與溶液濃度、電解質溶液、原電池與電池的可逆性、電極電位與能斯特方程、電解與電解定律等；第2章化學電源概論，對化學電源的工作原理與組成、分類、應用與發展、主要性能以及多孔電極理論做瞭概述；第3章~第8章，分彆對鉛酸蓄電池、堿性蓄電池（鎘鎳蓄電池、氫化物鎳蓄電池以及鋅銀蓄電池）、鋰離子電池、燃料電池、一次電池（鋅錳電池、鋅氧化銀原電池以及鋰原電池）和其他化學電源（金屬空氣電池、電化學電容器以及氧化還原液流電池）的結構、工作原理、主要性能特點、使用維護方法及常見失效模式等進行瞭詳細論述。
本書由楊貴恒、楊玉祥（重慶市公安局科技信息處）、王鞦虹、王華清編著，劉凡、李銳、強生澤、嚮成宣、劉揚、任開春、張穎超、曹均燦、張瑞偉、文武鬆、聶金銅、龔利紅、金麗萍、趙英、劉小麗、楊波、楊翱、張偉、楊科目、雷紹英、李光蘭、鄒洪元、陳昌碧、楊貴文、徐樹清、楊芳、付保良、溫中珍、餘江、蔣王莉、張傳富、楊勝、楊蕾、楊楚渝、王濤、吳偉麗等做瞭大量的資料搜集與整理工作。在編寫過程中，特彆參考瞭王鞦虹和王華清兩位老師以前編寫的化學電源講義，在此錶示衷心感謝！
本書內容通俗易懂、實用性強，既適閤高等院校相關專業作為教材或參考書使用，也適閤相關工程技術人員和管理乾部查閱，還可供具有高中以上文化程度準備從事化學電源相關工作的人員自學。
隨著化學電源技術的快速發展，其新理論、新材料和新工藝等不斷湧現，限於編者水平，書中難免有疏漏和不妥之處，懇請廣大讀者批評指正。

編著者

《無機材料科學基礎與前沿》 內容簡介： 《無機材料科學基礎與前沿》是一部係統性闡述無機材料科學核心理論、研究方法及其在現代科技領域廣泛應用的權威著作。本書旨在為材料科學、化學、物理、工程等相關專業的學生、研究人員及行業工程師提供一個全麵而深入的學習平颱，幫助讀者掌握無機材料領域的最新進展，並啓發創新性研究思路。 第一部分：無機材料科學基礎理論 本部分深入剖析瞭無機材料的本徵性質，從微觀原子結構、電子排布到宏觀晶體結構、相變行為，構建瞭紮實的理論基礎。 原子與分子結構基礎： 詳細介紹瞭原子核、電子殼層結構、化學鍵的類型（離子鍵、共價鍵、金屬鍵、範德華力等）及其對材料性能的影響。涵蓋瞭軌道雜化理論、分子軌道理論在理解材料電子結構中的應用。重點闡述瞭元素周期律的普適性及其在預測材料性質中的指導意義。 晶體結構與缺陷： 係統梳理瞭常見的無機晶體結構類型，如密堆積結構（FCC, HCP）、體心立方結構（BCC）、立方縴鋅礦結構、金紅石結構等，並詳細介紹瞭布拉維晶格、空間群等晶體學概念。深入探討瞭晶體缺陷，包括點缺陷（空位、填隙原子、取代原子）、綫缺陷（位錯）和麵缺陷（晶界、層錯）的形成機製、錶徵方法及其對材料力學、電學、光學等性能的關鍵作用。 相圖與相變： 詳細講解瞭二元、三元乃至多元相圖的繪製與解讀方法，包括液相綫、固相綫、共晶點、共析點、包晶點等關鍵區域的意義。深入分析瞭固態相變，如擴散型相變和無擴散型相變（馬氏體相變）的動力學過程，以及熱處理對材料組織與性能的影響。 熱力學與動力學原理： 運用熱力學原理分析材料的形成能、相穩定性、化學反應平衡等。強調瞭材料生長、擴散、燒結等過程的動力學控製因素，包括阿倫尼烏斯方程、菲剋定律等在理解材料微觀過程中的應用。 材料的宏觀性能與微觀機製： 詳細闡述瞭無機材料的力學性能（彈性、塑性、脆性、強度、硬度）、熱學性能（導熱性、熱膨脹）、電學性能（導電性、絕緣性、介電性、半導體特性）、磁學性能（鐵磁性、順磁性、抗磁性）、光學性能（摺射率、吸收、透射、熒光）以及化學穩定性（抗腐蝕性、氧化還原性）等，並重點將其與材料的微觀結構、化學組成和電子結構緊密聯係起來。 第二部分：無機材料的製備與加工技術 本部分介紹瞭多種先進的無機材料製備與加工技術，從傳統方法到前沿的納米尺度精確控製技術，為實現特定功能材料的設計與製造提供瞭全麵的技術指導。 固相反應法與燒結： 詳細介紹瞭固相反應法的原理、工藝流程、影響因素（溫度、時間、原料粒度、氣氛）以及在製備氧化物、陶瓷等材料中的應用。深入講解瞭粉末冶金中的燒結過程，包括頸部形成、孔隙收縮、晶粒長大等階段，以及影響燒結行為的因素（粉末特性、燒結溫度、氣氛、添加劑）。 液相沉澱法與溶膠-凝膠法： 闡述瞭液相沉澱法在製備超細粉體、納米材料方麵的優勢，重點介紹瞭pH值、溫度、濃度、添加劑等對沉澱産物形貌和組成的影響。詳細講解瞭溶膠-凝膠法的“溶膠”形成、“凝膠”化、“老化”、“乾燥”和“焙燒”等過程，及其在製備薄膜、多孔材料、復閤材料等方麵的靈活性。 氣相沉積技術（CVD & PVD）： 詳細介紹瞭化學氣相沉積（CVD）和物理氣相沉積（PVD）的原理、設備類型（如MOCVD, PECVD, Sputtering, Evaporation）以及在製備高純度、高性能薄膜材料（如半導體器件中的絕緣層、導電層、光學塗層）中的關鍵作用。 熔體加工與晶體生長： 涵蓋瞭從熔體中生長塊狀單晶和多晶的技術，包括布裏奇曼法、柴可拉斯基法、區域熔煉法等，重點介紹瞭坩堝選擇、溫度梯度控製、生長速率對晶體質量的影響。 納米材料的製備技術： 重點關注瞭當前熱門的納米材料製備方法，如水熱/溶劑熱法、模闆法、微乳液法、氣溶膠法等，強調瞭對納米粒子尺寸、形貌、晶相等進行精確控製的技術手段。 先進加工技術： 介紹瞭增材製造（3D打印）在陶瓷、金屬等無機材料領域的應用，以及激光加工、超聲波加工等精細加工技術。 第三部分：無機材料的錶徵與性能評價 本部分係統介紹瞭錶徵無機材料結構、成分、微觀形貌以及宏觀性能的關鍵技術和方法，是理解材料行為、指導材料設計與優化的重要環節。 結構與形貌錶徵： X射綫衍射（XRD）： 詳細講解瞭XRD的衍射原理、晶麵指數的確定、相鑒定、晶粒尺寸與微晶度的測定。 掃描電子顯微鏡（SEM）： 介紹瞭SEM的成像原理、樣品製備、二次電子（SE）和背散射電子（BSE）成像模式，以及能譜儀（EDS/EDX）進行的元素成分分析。 透射電子顯微鏡（TEM）： 闡述瞭TEM的成像原理（明場、暗場）、電子衍射在確定晶體結構中的應用、高分辨TEM（HRTEM）在觀察晶格缺陷、界麵結構方麵的能力。 原子力顯微鏡（AFM）： 介紹瞭AFM的成像模式（接觸式、非接觸式、輕敲式），及其在高分辨率錶麵形貌、錶麵粗糙度、錶麵性質（如磁力、電勢）測量中的應用。 成分與化學狀態分析： X射綫光電子能譜（XPS）： 詳細講解瞭XPS的原理，如何通過結閤能和峰形分析元素的化學態、錶麵汙染層。 俄歇電子能譜（AES）： 介紹瞭AES的原理和特點，特彆是在高空間分辨率錶麵成分分析方麵的優勢。 傅裏葉變換紅外光譜（FTIR）： 闡述瞭FTIR在識彆無機材料中官能團、化學鍵以及監測化學反應方麵的應用。 拉曼光譜（Raman Spectroscopy）： 介紹瞭拉曼散射原理，以及在識彆晶體相、晶格振動、應力狀態分析中的應用。 熱性能分析： 熱重分析（TGA）： 講解瞭TGA在測量材料熱分解溫度、氧化還原反應、吸濕失水等方麵的應用。 差示掃描量熱法（DSC）： 介紹瞭DSC在測量相變溫度、熔點、玻璃化轉變溫度、比熱容等方麵的應用。 電學與磁學性能測試： 詳細介紹瞭不同類型無機材料（導體、絕緣體、半導體、壓電材料、鐵電材料、磁性材料）的電導率、介電常數、漏電流、壓電係數、鐵電迴綫、磁化麯綫等關鍵性能的測試方法與儀器。 力學性能測試： 涵蓋瞭硬度測試（洛氏、維氏、努氏）、拉伸/壓縮試驗、彎麯試驗、斷裂韌性測試等常用方法，以及納米壓痕等微區力學性能測試技術。 第四部分：無機材料的應用前沿與發展趨勢 本部分聚焦於無機材料在能源、環境、信息、生命科學等關鍵領域的最新應用，並展望瞭未來發展方嚮。 能源材料： 電池材料： 深入探討瞭鋰離子電池正負極材料、固體電解質，以及鈉離子電池、全固態電池等新型能源存儲技術的關鍵無機材料。 催化劑材料： 介紹瞭多相催化、光催化、電催化等領域廣泛使用的氧化物、復閤氧化物、分子篩等無機催化劑，及其在環境保護、化學閤成中的應用。 光伏材料： 重點分析瞭晶矽、薄膜太陽能電池（CdTe, CIGS）以及鈣鈦礦太陽能電池等無機光伏材料的結構、性能與發展。 氫能材料： 探討瞭儲氫材料（金屬氫化物、沸石）、水電解製氫催化劑、燃料電池催化劑（Pt族金屬氧化物）等。 環境與可持續材料： 吸附與分離材料： 介紹瞭沸石、金屬有機框架（MOFs）、多孔陶瓷等在氣體吸附、水處理、汙染物去除中的應用。 環境友好型陶瓷與玻璃： 關注瞭生物相容性陶瓷、可降解材料以及綠色製造工藝。 信息與電子材料： 半導體材料： 詳細介紹瞭傳統矽基半導體及其在微電子、光電子領域的應用，以及寬禁帶半導體（GaN, SiC）在電力電子、高頻器件中的潛力。 介電與壓電材料： 探討瞭陶瓷電容器、鐵電存儲器（FeRAM）、壓電傳感器、驅動器等應用。 磁性材料： 介紹瞭硬磁材料（NdFeB, SmCo）和軟磁材料（鐵氧體、非晶閤金）在電機、傳感器、存儲器中的應用。 光功能材料： 涵蓋瞭發光材料（LED、OLED）、非綫性光學材料、光緻變色材料等。 生物醫藥與健康材料： 生物陶瓷： 介紹瞭羥基磷灰石、生物活性玻璃等在骨修復、種植體材料中的應用。 藥物載體與診斷材料： 探討瞭納米粒子、介孔材料在藥物緩釋、靶嚮遞送以及熒光探針、造影劑中的應用。 結構陶瓷與先進復閤材料： 高溫結構陶瓷： 介紹瞭氧化鋁、氧化鋯、氮化矽、碳化矽等在航空航天、發動機、耐磨部件中的應用。 金屬基、陶瓷基、聚閤物基復閤材料： 重點分析瞭縴維增強、顆粒增強等復閤材料的設計與應用。 《無機材料科學基礎與前沿》通過理論與實踐相結閤、基礎與前沿相結閤的編寫模式，旨在構建一個全麵、深入、前瞻性的無機材料科學知識體係，為推動相關領域的科技創新與産業發展提供堅實的支持。本書力求語言嚴謹、邏輯清晰、圖文並茂，是無機材料領域不可或缺的參考讀物。