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前言1

第一章 电力推进系统和动力电池1

第一节 电力推进系统1

一、交流电力推进系统和直流电力推进系统1

二、电力推进系统的主要特点1

三、电力推进系统对电池的基本要求2

第二节 混合电力推进系统9

一、混合电力推进系统的组合10

二、混合电力推进系统的特点13

三、混合电力推进系统对贮能装置的要求14

四、超级电容器19

第三节 电动车开发计划及现状27

一、美国电动汽车开发计划27

二、日本电动汽车开发计划28

三、欧盟计划29

四、我国电动汽车重大专项30

五、电动车现状31

参考文献37

第二章 铅酸动力电池的工作原理和开发现状40

第一节 铅酸蓄电池热力学基础40

一、电池成流反应40

二、电动势和开路电压41

三、热效应48

四、电化当量和电池容量51

第二节 铅酸蓄电池反应的动力学基础54

一、极化与过电位（超电势）54

二、电极反应过程的特征55

三、电化学反应的基本动力学参数56

四、浓差极化59

五、铅酸蓄电池的动力学特性60

第三节 阀控式密封铅酸蓄电池中的反应60

一、电池主反应60

二、电池副反应60

三、充电和过充电反应62

第四节 电动车用铅酸蓄电池现状63

一、开口式铅酸蓄电池63

二、阀控式密封铅酸蓄电池VRLA63

三、双极性密封铅酸蓄电池64

四、水平式密封铅酸蓄电池66

五、卷式圆柱形电池68

六、超级电池（Ultrabattery）70

七、电动车用铅酸蓄电池开发方向71

参考文献74

第三章 铅酸动力电池设计77

第一节 电池容量计算77

一、理论容量77

二、湿铅膏、干铅膏和活性物质之间的关系78

三、活性物质利用率78

四、正、负极活性物质之间的关系81

五、活性物质与板栅之间的关系81

六、极板容量计算82

七、电池容量变换经验公式83

第二节 隔膜85

一、隔膜的作用85

二、隔膜厚度与压力的关系85

三、隔膜孔率与压力的关系86

四、隔膜吸酸量与压力哟关系86

第三节 电解液量计算87

一、电池放电需要的酸量87

二、极群吸酸量89

第四节 板栅设计91

一、板栅的结构形式91

二、板耳位置的影响92

三、筋条截面形状93

四、活性物质与板栅之间的比率94

五、板栅设计实例95

六、市售电动车电池极板96

第五节 连接条和极柱96

第六节 限压阀97

一、限压阀的作用97

二、限压阀的技术要求97

三、限压阀的结构形式97

四、限压阀帽材料选择98

第七节 电池槽和盖98

第八节 6DZM10电池设计参数举例100

一、基本参数100

二、设计计算101

三、6DZM10电池物料衡算102

参考文献103

第四章 铅酸动力电池制造104

第一节 主要原材料104

一、铅104

二、铅合金106

三、硫酸109

四、活性物质添加剂112

五、隔板117

六、电池槽和盖119

七、密封材料119

第二节 板栅制造120

一、板栅浇铸120

二、拉网式板栅122

三、板栅的质量要求122

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124

第四节 合膏125

一、铅膏配方的选择125

二、铅膏视密度及其对电池性能的影响126

三、铅膏的相组成127

第五节 涂片、固化和干燥128

一、涂片128

二、固化和干燥128

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）136

第七节 电池组装与初充电137

一、电池组装工艺流程137

二、注酸和初充电139

参考文献140

第五章 电动车用铅酸动力电池性能和测试方法142

第一节电池容量142

一、容量的含义142

二、标准中规定的额定容量及其测试方法142

三、电动车用铅酸蓄电池的实际容量水平143

四、影响蓄电池放电容量的主要因素143

五、电池容量的变化规律144

第二节 电池寿命145

一、标准中规定的寿命要求及其考核方法145

二、国内常用的电动车电池寿命考核方法145

三、电池循环寿命值及其限制条件146

四、国外电动车用VRLA寿命考核与失效模式147

第三节 大电流放电性能149

一、标准中规定的要求及其考核方法149

二、影响大电流放电性能的主要因素150

第四节 电池内阻150

一、蓄电池内阻的组成150

二、直流法测电池欧姆内阻151

三、交流法测电池内阻152

四、用电导测试仪测电池内阻（电导）152

第五节 铅酸蓄电池内阻与容量的关系153

一、开口式铅酸蓄电池交流阻抗测试结果153

二、阀控式密封铅酸蓄电池交流阻抗测试结果153

三、阀控式密封铅酸蓄电池电导测试结果154

四、铅酸蓄电池内阻的变化规律155

第六节 密封铅酸蓄电池的电导与放电容量的相关性155

一、问题的起源和发展155

二、深入分析国外的统计结果155

三、对电导测试结果的评价157

第七节 开路电压与放电容量的关系158

一、新的阀控式密封铅酸蓄电池开路电压与放电容量159

二、VRLA电池循环过程中的开路电压与放电容量159

三、间断放电过程中的开路电压与放电容量160

第八节 阀控式密封铅酸蓄电池荷电态在线诊断技术161

一、荷电态的含义162

二、电导（内阻）测量法162

三、电池内阻和开路电压差联合法162

四、固定时间放电法163

五、电化学反应内阻与双层电容乘积法164

六、交流阻抗参数法165

七、CDF（CoupdeFouet）现象167

八、使用微机处理器的VRLA电池荷电态在线评估仪168

九、线圈电感指示法169

十、电池荷电态和健康状态在线诊断研究工作小结169

第九节 由浮充信息评估电池健康情况169

一、浮充电压高低及其提供的信息169

二、由浮充电压高低评估电池健康情况170

三、浮充电压均匀性的启示171

四、浮充电流反映蓄电池组的健康状况171

五、判断原则和对策171

参考文献172

第六章 电动车用阀控式密封铅酸蓄电池的充放电运行和维护175

第一节 阀控式密封铅酸蓄电池的充电特性175

一、充电反应过程175

二、恒电流充电176

三、电解液浓度和温度的变化177

四、恒电压充电177

五、充电电流对充人电量的影响178

六、混合型充电178

七、脉冲充电179

八、阀控式密封铅酸蓄电池充电的特殊性179

第二节 快速充电和马斯三定律181

一、马斯电池充电三定律181

二、快速充电182

第三节 电动车用铅酸蓄电池常用的充电技术185

一、充电技术是影响电动车用铅酸蓄电池使用寿命的首要因素185

二、一些电动车用充电器的充电过程187

第四节 阀控式密封铅酸蓄电池的并联充电189

一、并联充电过程中的电流分配190

二、并联充电过程中的电压变化192

三、并联充电对电池均匀性的影响193

第五节 阀控式密封铅酸蓄电池的放电特性195

一、放电反应195

二、恒电流放电过程中的电压变化195

三、放电过程中电池的电解液浓度和温度变化196

四、过放电197

五、自放电197

第六节 电池内阻与大电流放电能力197

一、欧姆内阻对电池电压降的影响198

二、电池欧姆内阻的组成199

三、改善电池大电流放电能力的途径199

第七节 蓄电池组的均匀性200

一、对电动助力车电池组均匀性的要求及其表述方法200

二、单格电池的均匀性201

三、蓄电池组的均匀性202

四、循环寿命试验中蓄电池组均匀性的变化203

第八节 电动车用铅酸蓄电池组深放电204

一、深放电试验204

二、深放电结果204

三、电池容量恢复能力205

四、深放电循环对放电容量的影响205

五、深放电循环对电池均匀性的影响207

第九节 电动自行车用铅酸蓄电池组的过放电207

一、过放电试验方法208

二、6DZM10电池的过放电试验数据208

三、过放电量及其影响因素209

四、电池组开路电压的变化209

五、蓄电池组放电终止电压均匀性的变化210

六、过放电恢复能力210

七、过放电对电池寿命的影响211

第十节 蓄电池并联放电211

第十一节 电动车用铅酸蓄电池配组和使用寿命212

一、电动车用铅酸蓄电池当前水平212

二、电动车用铅酸蓄电池配组的效果213

第十二节 电动车用铅酸蓄电池失效模式和失效机理215

一、电池容量衰减快，使用寿命短215

二、电池容量不足，车行驶的路程短217

三、电池均匀性劣化217

四、电池严重硫酸盐化219

五、热失控与电池“鼓肚子”220

六、电压很高容量不足220

七、电池储存期间电压下降很快220

八、电池漏液221

参考文献221

第七章 胶体电池224

第一节 胶体电池发展简史224

第二节 胶体电解质的制造225

一、硅溶胶的制造225

二、硅凝胶的制备227

三、胶体电解质添加剂229

第三节 胶体电解质的性质231

一、影响凝胶时间的因素231

二、SiO2含量对胶液导电性的影响232

三、SiO2含量对胶液触变性能的影响232

四、硫酸浓度对胶体电解液性能的影响233

五、Na＋离子对凝胶的影响233

第四节 胶体电解液的灌注234

一、直接灌注法234

二、先酸后胶法234

三、放电加胶法234

四、两步加胶法235

第五节 胶体电池设计和制造235

一、隔板的选择235

二、调整极群装配比237

三、降低电池内阻237

四、调整板栅和活性物质重量的比例237

五、颗粒SiO2电池237

第六节 胶体电池的特性238

一、密封工作原理和气体复合效率238

二、放电容量238

三、自放电速度239

四、电池寿命240

五、电池内阻和大电流放电能力240

六、耐深放电能力240

七、抗电解液分层能力241

八、浮充电流与电池失水241

九、充电过程中的热效率241

十、低温特性242

参考文献242

第八章 金属氢化物/镍动力电池244

第一节 金属氢化物/镍（MH-Ni）电池工作原理244

一、电池的基本组成和结构244

二、充放电反应246

三、过充电和过放电反应246

第二节 MH-Ni电池特性247

一、充电特性247

二、放电特性248

三、电池容量250

四、电池循环寿命251

五、温度特性256

六、自放电特性258

七、电池的比能量259

八、电池的比功率261

九、贮存寿命263

十、记忆效应263

十一、电池内阻264

十二、电池充电及其控制方法265

十三、充电方法267

第三节 镍电极268

一、工作原理268

二、镍电极性能及其影响因素269

三、镍电极的研究动向272

第四节 金属氢化物电极273

一、工作原理273

二、贮氢合金应具备的条件273

三、贮氢合金的类型274

四、贮氢合金的改性处理275

五、贮氢合金的研究动向277

第五节 电动车用MH-Ni电池277

一、电动自行车用MH-Ni电池277

二、电动汽车用MH-Ni电池278

三、混合型电动车用MH-Ni电池280

四、MH-Ni动力电池开发方向282

参考文献283

第九章 锉离子动力电池285

第一节 锉离子电池概况285

一、铿离子电池的发展概况285

二、铿离子电池产品的命名286

第二节 电池反应原理及结构形式286

一、电池成流反应286

二、电池结构形式287

第三节 电池主要原材料291

一、正极材料291

二、负极材料296

三、电解质298

四、隔膜材料302

五、添加剂302

第四节 电池性能及其影响因素303

一、锉离子电池的综合评价303

二、铿离子电池的充放电特性304

三、放电容量及其影响因素305

四、循环寿命308

五、自放电速率和电池储存性能311

六、比能量和比功率312

七、电池内阻315

八、电池安全性及其防护措施316

第五节 铿离子电池的市场动态317

一、小容量电池占主导地位317

二、铿离子电池在电动助力车市场的地位318

三、锉离子电池在电动汽车上将大有作为318

四、铿离子动力电池开发方向319

参考文献320

第十章 电动车用燃料电池322

第一节 燃料电池基本原理和分类322

一、碱性燃料电池322

二、磷酸燃料电池323

三、熔融碳酸盐燃料电池324

四、固体氧化物燃料电池324

五、质子交换膜燃料电池325

六、直接甲醇燃料电池325

七、几种燃料电池的比较327

第二节 燃料电池的热力学和效率328

第三节 质子交换膜燃料电池330

一、工作原理和基本结构330

二、双极板331

三、质子交换膜333

四、催化剂334

五、膜电极336

六、电池组及其系统337

第四节 质子交换膜燃料电池性能及其影响因素340

一、反应气体的压力对电池性能的影响340

二、电池温度与性能的关系342

三、电池的输出功率和能量转换效率特性343

四、CO的影响344

五、电池寿命344

第五节 电动汽车与燃料电池开发现状345

一、美国346

二、日本348

三、加拿大350

四、中国350

五、燃料电池汽车展望353

参考文献353

第十一章 潜艇和鱼雷动力电池355

第一节 潜艇动力电池发展动态355

一、蓄电池在潜艇中的作用和地位355

二、潜艇对蓄电池的要求355

三、潜艇电池发展简史357

第二节 世界一些国家的潜艇蓄电池性能363

一、德国45P513B型潜艇蓄电池363

二、英国55KR189和19KR229/231潜艇蓄电池364

三、俄罗斯446和476潜艇蓄电池366

四、法国L型和N型潜艇蓄电池367

五、瑞典Upg-125潜艇蓄电池369

第三节 潜艇蓄电池性能检查和使用维护369

一、蓄电池容量检查370

二、蓄电池析氢速度检查370

三、蓄电池寿命试验370

四、潜艇蓄电池充电371

第四节 潜艇AIP系统和燃料电池375

一、常规动力潜艇需要AIP系统375

二、潜艇AIP系统动态376

三、AIP系统盼望燃料电池377

四、德国的燃料电池潜艇378

五、小结383

第五节 鱼雷动力电池384

一、鱼雷动力概述384

二、鱼雷动力电池的发展概况384

三、对鱼雷动力电池的要求385

四、鱼雷动力用铅酸蓄电池385

五、鱼雷动力用锌银电池386

六、铝氧化银鱼雷电池387

参考文献388