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第1章 电化学基本概念1

1 导体1

1.1 导体的分类1

1.2 第一类导体(电子导体)1

1.3 第二类导体(离子导体)3

2 电解质溶液3

2.1 两类电解质3

2.2 电解质电离4

2.3 水化作用4

2.4 水的离子积和难溶电解质溶度积5

2.5 摩尔电导率6

2.6 离子的迁移数和淌度7

2.8 电解质离子的活度与活度系数8

2.7 扩散和扩散系数8

3 电池的电动势和电极电势9

3.1 电池和电解池9

3.2 电池的电动势9

3.3 电极电势11

3.4 参比电极13

3.5 液体接界电势13

3.6 各类电极14

3.7 电势-pH图16

4 法拉第定律及其应用22

4.1 法拉第定律22

4.2 电流效率22

4.3 活性物质利用率22

5.2 电极的极化及产生的原因23

5 实际的电极过程23

5.1 电化学可逆过程23

5.3 交换电流密度26

5.4 金属钝化27

5.5 金属的自溶27

第2章 化学电源的基本概念29

1 概述29

1.1 工作原理29

1.2 化学电源的基本组成29

1.3 电极的组成30

2 电池分类30

3.4 多孔电极特点31

3.3 基板的类型31

3.2 骨架的类型31

3.1 粉末电极的成型31

3 粉末多孔电极31

3.5 孔隙率的测定32

3.6 多孔电极行为33

4 蓄电池的电特性33

4.1 主要蓄电池体系的电动势33

4.2 开路电压与工作电压34

4.3 电池的容量34

4.4 电池内阻35

4.5 电池的自放电36

4.6 电池的能量37

4.7 电池功率与比功率37

5.1 蓄电池的运行制度38

5 蓄电池的使用和维护38

4.8 电池的输出效率38

4.9 电池的使用寿命38

5.2 蓄电池的充电39

5.3 蓄电池的维护41

6 蓄电池生产的环境保护和工业卫生41

6.1 有害物质性质及其危害41

6.2 铅酸蓄电池厂废水处理42

6.3 铅烟、铅尘的净化43

6.4 碱性蓄电池厂含镉、镍废水处理44

1.2 铅蓄电池的优缺点46

2.1 一般结构46

2 铅蓄电池的一般结构和分类46

1.1 各类蓄电池一般性能比较46

1 概述46

第3章 铅蓄电池的一般结构和电特性46

2.2 铅蓄电池的种类48

2.3 铅蓄电池的技术发展历史48

2.4 铅蓄电池产品型号52

3 铅蓄电池的电压和充放电特性53

3.1 铅蓄电池的电动势和开路电压53

3.2 开路电压与荷电状态的关系54

3.3 充放电曲线55

3.4 充放电特性曲线56

4 铅蓄电池容量58

4.1 放电率对电池容量的影响58

4.2 温度对电池容量的影响59

4.3 终止电压对电池容量的影响60

4.4 极板几何尺寸对电池容量的影响61

4.5 电解液浓度对电池容量的影响63

4.6 制造工艺的影响65

4.7 铅蓄电池的容量计算65

4.8 容量变换66

5 铅蓄电池内阻67

5.1 影响内阻的因素67

5.2 电池内阻的测定方法69

5.3 连接条和极柱等零件的计算69

6 使用期限寿命71

6.1 蓄电池失效模式71

6.2 影响蓄电池寿命的因素71

7.1 影响荷电保持能力的因素73

6.3 提高蓄电池寿命的途径73

7 荷电保持能力73

7.2 蓄电池自放电的表述方法74

7.3 减少自放电的措施74

8 低温充电接受能力75

8.1 概述75

8.2 正、负极在低温下充电接受能力的比较76

第4章 板栅78

1 概论78

1.1 板栅78

1.2 金属78

1.3 合金79

2.1 腐蚀的原因81

2 正极板栅的腐蚀81

2.2 影响腐蚀速率的因素82

2.3 板栅合金腐蚀速率的测定方法83

2.4 正极板栅的长大83

3 板栅合金83

3.1 铅锑和铅锑砷系列合金83

3.2 低锑合金和成核剂86

3.3 铅钙锡铝合金89

3.4 铅钙锡铝合金的应用领域及改进94

3.5 铅锶锡铝合金96

3.6 轻型板栅96

4.1 栅的典型结构及发展98

4 板栅的结构及参数98

4.2 板栅结构对性能的影响100

4.3 板珊设计参数101

4.4 板栅的优化设计104

第5章 正极活性物质106

1 二氧化铅电极的充放电机理106

1.1 液相和固相反应机理106

1.2 非化学计量的二氧化铅充放电机理107

1.3 硫酸铅氧化时的副反应107

1.4 二氧化铅电极的自放电108

1.5 正极的钝化109

2 正极活性物质的活性和失效112

2.1 氢(质子)活性模型112

2.2 α-PbO2、β-PbO2变体模型113

2.3 具有质子和电子传输功能的凝胶-晶体体系115

2.4 正极活性物质软化脱落机理117

2.5 正极活性物质物理特性的变化118

2.6 充放电条件和杂质对电极失效的影响118

3 早期容量损失119

3.1 早期容量损失现象119

3.2 早期容量损失模型119

3.3 钝化与早期容量损失的区别120

4 正极循环性能的改善121

4.1 磷酸的作用121

4.2 有机还原剂的作用121

4.3 硫酸钴的作用121

4.4 纤维材料122

4.5 锑的作用122

5.1 导电性添加剂123

5 提高正极活性物质利用率的添加剂123

5.2 无机类添加剂124

5.3 有机和高分子材料126

6 二氧化铅结构的检测方法126

6.1 X射线衍射126

6.2 核磁共振128

6.3 热分析技术129

6.4 光电子能谱和俄歇能谱129

第6章 负极活性物质130

1 铅电极的充放电机理130

1.1 溶解沉淀和固相反应机理130

1.2 钝化130

1.3 充电过程131

1.4 铅负极的自放电132

2 添加剂的作用134

2.1 负极比表面积的收缩134

2.2 无机膨胀剂134

2.3 有机膨胀剂135

2.4 氢折出的阻化剂138

2.5 干荷电极板与氧还原阻化剂140

2.6 膨胀剂功能的电化学技术条件142

2.7 电极--溶液界面上的吸咐143

3 硫酸盐化及防止方法145

2.1 起动用蓄电池结构148

2 起动用蓄电池结构和设计148

1.2 品种与规格148

1.1 汽车起动用蓄电池的应用148

1 应用与规格148

第7章 汽车起动用蓄电池148

2.2 汽车用蓄电池产品设计155

3 产品性能和标准160

3.1 我国现行标准160

3.2 标准的比较160

3.3 国外标准161

4 新型起动用蓄电池171

4.1 免维护和少维护蓄电池171

4.2 扩展式板栅174

4.3 80年代新型汽车蓄电池174

1.1 通信用蓄电池177

1.2 电力系统用蓄电池177

第8章 工业用蓄电池177

1 固定型蓄电池的应用与要求177

1.3 备用电源178

2 固定型蓄电池的分类与基本规格178

2.1 分类178

2.2 固定型防酸式蓄电池外观结构178

2.3 固定型蓄电池基本规格及尺寸178

2.4 固定型蓄电池的性能与标准178

3 固定型蓄电池的设计与容量选择179

3.1 固定型蓄电池设计179

3.2 固定型电池容量标准185

4.2 牵引用蓄电池的结构与基本规格188

4.3 牵引用蓄电池的设计188

4.1 牵引用蓄电池的应用与要求188

4 牵引用蓄电池188

4.4 井下防爆牵引用蓄电池的一般结构要求190

4.5 设计计算举例191

5 牵引用蓄电池性能与标准193

5.1 牵引用蓄电池性能标准193

5.2 防爆特殊型铅蓄电池性能标准193

第9章 铁路及其他用途的铅蓄电池197

1 铁路客车用蓄电池197

1.1 铁路客车用蓄电池的结构197

1.2 铁路客车用蓄电池的基本规格197

1.3 铁路客车用铅蓄电池性能标准198

2 铁路内燃机车用蓄电池199

2.1 铁路内燃机车用蓄电池应用、结构与基本规格199

2.2 铁路内燃机车用蓄电池性能标准200

3.2 摩托车用蓄电池性能标准202

3.1 摩托车用蓄电池应用、结构与基本规格202

3 摩托车用蓄电池202

4 矿灯用蓄电池203

4.1 矿灯用蓄电池结构与基本规格203

4.2 矿灯用蓄电池性能标准204

第10章 阀控式密封铅蓄电池205

1 概述205

1.1 气体再化合的早期研究205

1.2 早期的不流动电解液体系和免维护电池206

1.3 阀控式密封铅酸蓄电池207

2 阀控式密封铅酸蓄电池技术208

2.1 充电和过充电时的析气反应208

2.2 氧循环的基本原理209

2.3 不流动电解液210

2.4 氧复合效率表达式及其测定法213

2.5 阀控式密封铅蓄电池的寿命和失效模式216

2.6 阀控式密封铅蓄电池结构218

3 设计中几个问题221

3.1 电解液量221

3.2 安全阀223

3.3 滤酸片225

3.4 隔膜225

3.5 密封铅蓄电池中隔膜数量计算举例227

3.6 电池化成注入酸浓度和体积的估算举例228

4 阀控式密封铅蓄电池的生产工艺229

4.1 铅及合金的纯度229

4.3 化成方法230

4.2 板栅合金230

5 阀控式密封铅蓄电池标准231

5.1 小型阀控式密封铅蓄电池标准231

5.2 固定型阀控密封铅蓄电池标准231

第11章 铅蓄电池生产的原材料和半成品233

1 金属及合金233

1.1 铅233

1.2 铅合金233

1.3 锑235

2 硫酸及电解液236

2.1 标准236

2.2 硫酸237

2.3 硫酸电解液的物理化学性质241

3.1 腐植酸243

3 活性物质的添加剂243

3.2 木素及其衍生物244

3.3 栲胶245

3.4 合成鞣剂247

3.5 炭素材料247

3.6 短纤维249

3.7 硫酸钡249

4 隔板249

4.1 概述249

4.2 微孔硬橡胶隔板249

4.3 烧结式聚氯乙烯(PVC)微孔塑料隔板251

4.4 聚氯乙烯软质塑料隔板251

4.5 玻璃纤维和聚丙烯隔板251

4.7 蓄电池用排管和玻璃丝管252

4.6 玻璃丝隔板及复合隔板252

5 电池槽253

5.1 硬橡胶电池槽253

5.2 塑料电池槽253

5.3 电池槽标准与性能要求253

5.4 其他电池槽253

6 封口用材料和防酸隔爆装置255

6.1 沥青封口剂255

6.2 环氧树脂封口剂255

6.3 热封法粘合255

6.4 防酸隔爆栓和密闭消氢栓255

1.3 脱模剂256

1.2 合金配制步骤256

1.1 板栅生产流程256

1 板栅256

第12章 铅蓄电池的制造工艺256

1.4 铅锑合金在液体状态下的性质257

1.5 板栅铸造257

1.6 板栅及零件铸造设备259

2 生极板制造260

2.1 生极板生产流程260

2.2 铅粉的制造260

2.3 纯水的制备263

2.4 电解液配制265

2.5 和膏工艺及设备266

2.6 管式正极板的生产272

2.7 极板的涂填、淋酸、固化、干燥273

3.1 涂膏式极板的化成276

3 极板化成与电池装配276

3.2 管式和形成式极板的化成284

3.3 不焊接化成284

4 电池组装285

4.1 组装电池工艺流程285

4.2 极群焊接285

4.3 电池装配286

第13章 碱性蓄电池概论290

1 碱性蓄电池正极活性物质290

1.1 NiOOH正极290

1.2 氧化银电极293

2.3 锌电极295

2.2 铁电极295

2.1 镉电极295

2 碱性蓄电池负极活性物质295

3 碱性蓄电池电解液296

3.1 电解液的基本要求296

3.2 电解液(KOH)的性质296

4 镉镍蓄电池极板和电池分类298

第14章 镉镍袋式碱性蓄电池制造工艺300

1 袋式碱性蓄电池生产流程300

2 正极活性物质制造301

2.1 Ni(OH)2的制备301

2.2 Ni(OH)2的技术要求301

3 负极活性物质制造301

3.1 负极活性物料的组成301

3.3 Fe3O4的制造302

3.2 CdO的制造302

3.4 负极活性物质中添加剂的作用和有害杂质的影响303

4 极板制造304

4.1 穿孔钢带制造304

4.2 极板条制造304

4.3 毛坏制造304

4.4 极板成型305

5 电池装配305

5.1 正负极板组305

5.2 电池装配305

6.3 电解液中添加剂的影响306

6.2 化成306

6.1 化成电解液的配制306

6 电池的化成与试漏306

5.3 试密封306

6.4 清洗、试漏307

7 电池组组装307

第15章 镉镍蓄电池板式极板的制造工艺308

1 烧结式镉镍极板的生产308

1.1 烧结式极板的生产流程308

1.2 烧结式极板的生产工艺308

2非烧结式极板的生产315

2.1 泡沫镍电极315

2.2 塑料粘结式电极315

2.3 非烧结式负极板的制造315

3 开口式单体电池的装配316

3.2 极板焊接317

3.3 隔膜(隔离物)加工317

3.4 电池装配317

3.1 极板冲切317

3.5 电池封口318

3.6 电池试漏318

4 电池化成318

4.1 电解液配剂318

4.2 电池化成319

5 总装及组合319

6 密封电池的装配及分类319

6.3 电池分类320

7 主要原材料技术规格320

6.2 密封的措施320

6.1 密封电池装配流程320

第16章 锌银蓄电池制造工艺322

1 正极活性物质的制备322

2 负极活性物质的制备323

3 隔膜的制造323

4 正极板的制造324

5 负极板的制造324

6 单体电池装配325

7 电解液的配制326

8 主要原材料半成品技术要求326

1.2 工作原理328

1.1 概述328

1.3 结构328

1 镉镍袋式碱性蓄电池328

第17章 各种碱性蓄电池328

1.4 工作性能329

1.5 充电性能331

1.6 外形尺寸和重量331

1.7 用途331

2 开口镉镍烧结式碱性蓄电池332

2.1 概述332

2.2 工作原理333

2.3 结构333

2.4 工作性能335

2.5 充电性能339

2.7 蓄电池的失效340

2.6 蓄电池维护340

2.8 单体蓄电池及电池组设计341

3 镉镍密封碱性蓄电池341

3.1 概述341

3.2 工作原理342

3.3 电池结构342

3.4 工作特性344

3.5 充电特性346

3.6 电池规格346

4 锌银碱性蓄电池348

4.1 概述348

4.2 工作原理348

4.3 结构348

4.4 工作性能349

4.5 国产锌银电池主要品种和规格354

第18章 金属氢化物-镍蓄电池356

1 概述356

1.1 高压氢-镍与氢化物-镍蓄电池比较356

1.2 金属氢化物-镍蓄电池发展概况357

2 贮氢合金358

2.1 贮氢合金的性质358

2.2 吸氢电极寿命估算361

2.3 吸氢电极自放电361

3 贮氢合金分类361

3.1 烯土镍系贮氢合金(AB5型)361

3.2 Laves相贮氢合金(AB2相)364

3.3 镁基贮氢合金364

4.2 合金表面改性365

4.1 吸氢电极的制备365

4 吸氢电极365

5 金属氢化物-镍电池366

5.1 结构与充放电反应366

5.2 MH-Ni电池的内压368

参考文献371

附录375

附录1 IEC国际标准375

附录2 日本工业标准384

附录3 阀控式密封铅酸蓄电池生产厂家392

附录4 中小型阀控密封铅蓄电池型号及生产厂家394

附录5 大中小型阀控式密封铅蓄电池厂及其产品396

附录6 阀控密封铅蓄电池壳体生产厂家及产品规格404

附录7 超细玻璃纤维膜标准报批稿409

附录8 各省市铅蓄电池厂一览表410