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第1章 化学电池的发展史2

1.1 电池的种类及现状2

1.1.1 化学电池2

1.1.2 物理电池和生物电池4

1.1.3 实用电池应具备的条件及常用电池的特性6

1.1.4 一次电池和二次电池的主要用途8

1.2 电池的发展简史①——从巴格达电池到伏打电池10

1.2.1 世界最早的电池——制作于陶罐中的巴格达电池10

1.2.2 利用青蛙腿制作电池？——伽伐尼的实验12

1.2.3 电池的发明——干电池起始于湿式14

1.3 电池的发展简史②——从伏打电池到丹聂耳电池16

1.3.1 伏打电池的起电原理16

1.3.2 伏打电池的缺点——正极析氢18

1.3.3 克服伏打电池缺点的丹聂耳电池——无隔断的情况分析20

1.3.4 克服伏打电池缺点的丹聂耳电池——采用无孔隙的完全隔断的情况分析22

1.4 电池的发展简史③——从丹聂耳电池到勒克朗谢电池24

1.4.1 丹聂耳电池的关键——素烧瓷隔断中的微孔24

1.4.2 丹聂耳电池的缺点——离子化倾向26

1.4.3 从勒克朗谢（湿）电池到干电池28

1.4.4 干电池的代表30

1.4.5 常用干电池的分类32

1.5 电池的三个基本参量和构成电池的四要素34

1.5.1 用储水罐说明电池的三个基本参量34

1.5.2 电池的容量——可取出电（荷）的量36

1.5.3 电池的电压——起电力38

1.5.4 电池的电能——电池电压与电荷量的乘积40

1.5.5 构成电池的四要素42

书角茶桌44

从氧化还原反应认识化学电池用电极材料44

第2章 一次电池和二次电池46

2.1 常用一次电池46

2.1.1 不断进步的干电池46

2.1.2 锰干电池的标准放电曲线48

2.1.3 锂一次电池的结构50

2.1.4 锰氧化物简介52

2.1.5 锰氧化物的各种晶体结构54

2.2 常用二次电池56

2.2.1 二次电池简介56

2.2.2 二次电池的早期代表——铅-酸蓄电池58

2.2.3 铅-酸蓄电池已历逾一个半世纪60

2.2.4 铅-酸蓄电池的充放电反应62

2.2.5 镍-镉电池64

2.2.6 镍-氢电池66

2.2.7 镍-锌电池68

2.3 二次电池的特性70

2.3.1 二次电池的特性对比70

2.3.2 不同应用领域对二次电池的性能要求72

2.3.3 不同二次电池的放电特性比较74

2.3.4 二次电池应用于不同领域的发展势态76

2.4 二次电池的产业化现状78

2.4.1 电动汽车的关键技术78

2.4.2 二次电池与电动汽车80

2.4.3 二次电池的普及82

2.4.4 二次电池能量密度和功率密度的比较84

2.4.5 美国的“电池曼哈顿计划”86

书角茶桌88

二次电池中为什么讲正极和负极而不讲阳极和阴极？88

第3章 锂离子电池90

3.1 锂离子电池的工作原理90

3.1.1 锂离子电池的发展经历90

3.1.2 锂离子电池的工作原理92

3.1.3 锂离子电池的应用——以移动电子产品为例94

3.1.4 锂离子电池的充放电过程96

3.1.5 锂离子电池的充放电反应98

3.1.6 锂离子电池的结构和组装100

3.1.7 锂离子电池用的四大关键材料102

3.2 锂离子电池的正极材料104

3.2.1 正极材料的选取原则104

3.2.2 锂离子电池各种正极材料的比较106

3.2.3 层状结构氧化物正极材料108

3.2.4 尖晶石结构正极材料110

3.2.5 橄榄石结构正极材料112

3.3 锂离子电池的负极材料114

3.3.1 负极材料储锂机理及负极材料的分类114

3.3.2 负极材料的进展116

3.3.3 碳负极材料118

3.3.4 合金化负极材料120

3.4 导电添加剂和石墨烯122

3.4.1 导电添加剂在锂离子电池中的作用122

3.4.2 炭黑和碳纳米管导电添加剂124

3.4.3 石墨烯简介126

3.4.4 石墨烯“自上而下”和“自下而上”的生长方式128

书角茶桌130

二次电池缘何相中了锂离子？130

第4章 研发中的新型二次电池132

4.1 从有机电解液到固体电解质132

4.1.1 锂离子电池的安全隐患132

4.1.2 各种电解质的比较134

4.1.3 锂-聚合物二次电池136

4.1.4 开发中的固体电解质138

4.1.5 全固态二次电池的优势140

4.1.6 全固态二次电池的开发142

4.1.7 全固态二次电池的开发目标和发展前景144

4.2 开发中的锂二次电池146

4.2.1 锂-二氧化锰电池146

4.2.2 锂-硫电池148

4.2.3 锂-硫化铁电池150

4.2.4 钠-硫电池152

4.3 锂-空气二次电池和超级电容器154

4.3.1 锂-空气二次电池154

4.3.2 锂-铜二次电池156

4.3.3 氧化还原液流电池和全钒液流电池158

4.3.4 超级电容器160

4.3.5 超级电容器的应用162

书角茶桌164

新材料延长锂金属电池寿命，增加汽车机动性164

第5章 燃料电池原理及基本要素166

5.1 燃料电池发展概述166

5.1.1 燃料电池的发展简史及应用概况166

5.1.2 燃料电池与普通化学电池（一次、二次电池）的基本差异168

5.1.3 Bauru和Toplex燃料电池的原理170

5.1.4 Beacon燃料电池的诞生172

5.2 燃料电池的发电原理174

5.2.1 燃料电池由氢、氧反应发电174

5.2.2 燃料电池直接将燃料变成电176

5.2.3 燃料电池与火力发电的比较178

5.2.4 人类身体与燃料电池非常相似180

5.3 燃料电池基本要素182

5.3.1 氢-氧燃料电池发电过程182

5.3.2 燃料电池的理论效率184

5.3.3 实例一——碱型燃料电池186

5.3.4 实例二——直接甲醇燃料型和高分子电解质型燃料电池188

5.4 燃料电池的种类190

5.4.1 燃料电池分类方法及一般构造190

5.4.2 电解质与燃料电池的种类192

书角茶桌194

享受更多蓝天，清洁能源要领跑194

第6章 常用燃料电池的原理与结构196

6.1 磷酸型燃料电池（PAFC）196

6.1.1 磷酸型燃料电池的工作原理196

6.1.2 已实现长寿命的磷酸型燃料电池198

6.1.3 磷酸型燃料电池的改进200

6.2 熔融碳酸盐型燃料电池（MCFC）202

6.2.1 熔融碳酸盐型燃料电池的工作原理202

6.2.2 单电池的构成和发电原理204

6.2.3 MCFC燃料电池的构成材料206

6.2.4 MCFC燃料电池长寿命化的措施208

6.2.5 熔融碳酸盐型燃料电池的重整方式210

6.3 高温固体电解质型燃料电池（SOFC）212

6.3.1 高温固体电解质型燃料电池的工作原理212

6.3.2 高温固体电解质型燃料电池的单电池（cell）构造214

6.3.3 目标为大规模发电和小型电源的固体氧化物型燃料电池216

6.3.4 高温固体电解质型燃料电池的特性218

6.4 高分子电解质型燃料电池（PEFC）220

6.4.1 高分子电解质型燃料电池的工作原理220

6.4.2 高分子电解质型燃料电池的改进222

6.4.3 各种各样的汽车用燃料电池系统224

6.4.4 直接使用氢气型汽车用燃料电池226

6.5 储氢技术与储氢材料228

6.5.1 氢的安全容器——储氢合金228

6.5.2 吸氢合金——以比液氢更小的体积储氢230

6.5.3 无机氢化物储氢材料232

6.6 几种有可能实现的燃料电池234

6.6.1 工作温度可降低的SOFC234

6.6.2 可利用煤炭的燃料电池236

6.6.3 可利用废弃物的燃料电池238

书角茶桌240

清洁能源，越走越近240

参考文献241

作者简介242