先进铅酸蓄电池制造工艺 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:340

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出版时间:2010-1

价格:68.00元

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isbn号码:9787122065377

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• 蓄电池
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《现代新能源材料科学前沿探索》 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面且深入的视角，聚焦于当前新能源技术领域中最为关键且快速发展的材料科学基础、应用技术以及面临的挑战与未来趋势。我们避开了对传统铅酸蓄电池制造工艺的详细论述，转而将焦点集中在下一代储能系统的核心技术驱动力上。 全书共分为六大部分，共二十章，力求在理论深度与工程实践之间找到最佳平衡点。 --- 第一部分：新能源材料的理论基础与设计原理（第1-4章） 本部分奠定了理解现代储能材料科学的理论基石，重点关注原子尺度和晶体结构如何影响宏观性能。 第1章：固体物理与电化学界面的基础 详细阐述了材料的能带结构理论在解释电荷传输和存储中的作用。讨论了电子-空穴复合、缺陷工程对导电性的影响。特别强调了固态电解质中离子迁移率的理论模型，包括阿伦尼乌斯方程在不同温度下的适用性及局限性。 第2章：材料表征技术的高级应用 深入探讨了用于表征新型储能材料的关键分析工具，包括高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、同步辐射X射线衍射（XRD）、以及原位（In-situ）和准位（Operando）电化学测试技术。重点分析了如何利用这些技术解析电池工作状态下的相变和界面副反应。 第3章：热力学与动力学驱动下的材料稳定性 研究了储能材料在充放电循环过程中的热力学驱动力，例如吉布斯自由能变化对电池电压平台的影响。动力学部分则聚焦于反应速率限制因素，如界面电荷转移电阻和固态扩散系数的精确测量方法。 第4章：先进计算模拟在材料发现中的作用 介绍了密度泛函理论（DFT）和分子动力学（MD）模拟在预测新型电极材料的电压平台、结构稳定性以及电解液溶剂化行为中的应用。讨论了机器学习（ML）如何加速高通量材料筛选的流程。 --- 第二部分：锂离子电池的革新与突破（第5-8章） 本部分集中讨论当前主流的锂离子技术（LIBs）面临的瓶颈及其超越路径，完全侧重于新型正负极材料的开发。 第5章：高镍与无钴正极材料的结构设计 详细分析了富锂锰基氧化物（LLOs）和高镍三元材料（如NMC811及更高比例）的层状结构稳定性、氧释放倾向及表面包覆策略。探讨了通过掺杂（Doping）提高材料高电压稳定性的具体案例。 第6章：硅基与锂金属负极的界面控制技术 硅基负极的体积膨胀是核心挑战。本章重点介绍了多孔硅结构设计、碳包覆技术以及新型粘结剂对机械稳定性的提升作用。对于锂金属负极，深入剖析了人工固体电解质界面（SEI）的构建方法，包括液态、凝胶态和固态界面层的形成机制。 第7章：固态电解质：从氧化物到聚合物 这是解决锂金属电池安全性的关键。详尽比较了尖晶石结构（如LLZO）、硫化物（如LGPS）和氧化物（如NASICON型）固态电解质的离子电导率、界面接触电阻以及与电极的化学兼容性。聚合物电解质部分则侧重于离子导电增强剂和交联网络的设计。 第8章：半固态与凝胶态电池的工程化挑战 讨论了介于传统液态和全固态电池之间的折中方案。分析了聚合物基体中锂盐的高效溶解与离子传输网络构建，以及如何通过高压预处理技术改善电极与电解质间的物理接触。 --- 第三部分：后锂离子电池体系的探索（第9-12章） 本部分聚焦于那些具有颠覆性潜力，但尚处于商业化前夜的下一代储能技术。 第9章：钠离子电池（NIBs）的材料体系适配性 鉴于钠资源丰富性，本章系统梳理了适合钠离子存储的层状氧化物、普鲁士蓝类似物（PBAs）及硬碳负极的结构特点。重点讨论了如何在保持高容量的同时，解决钠离子半径较大带来的结构弛豫问题。 第10章：多价离子电池的反应机制 深入研究了锌离子（Zn-ion）、镁离子（Mg-ion）和钙离子（Ca-ion）电池体系。重点在于理解多价离子嵌入/脱出过程中复杂的电荷转移和晶格重构，以及如何设计能够兼容高电荷密度存储的电解液。 第11章：水系电池与无机氧化还原液流电池 从安全性角度出发，研究了水系锌离子电池和基于普鲁士蓝衍生物的水系铁氰化物的电化学特性。液流电池部分侧重于无机活性物质（如钒、铁、钛）的溶解度、氧化还原电位以及膜分离技术的优化。 第12章：金属-空气电池的活性材料与催化剂 探讨了锂-空气、锌-空气电池体系中的氧还原反应（ORR）和析氧反应（OER）的催化剂设计。分析了影响空气电极性能的电解液兼容性、界面稳定性以及对湿气的敏感性。 --- 第四部分：超级电容器与混合储能（第13-15章） 本部分转向关注高功率密度器件，探讨了从电荷存储机理到材料结构优化的全过程。 第13章：双电层电容器的材料与结构控制 详细介绍了活性炭、石墨烯、碳纳米管等二维/三维碳材料的孔隙结构对电化学性能的影响。通过孔径分布的精确调控（微孔、介孔、大孔）来优化离子扩散路径。 第14章：赝性电容器的界面机制 聚焦于金属氧化物（如RuO2, MnO2）和导电聚合物（如聚苯胺、聚吡咯）的法拉第反应。讨论了如何通过纳米结构化（如纳米线、纳米片）来缩短离子和电子的传输距离，实现高比容量。 第15章：电化学储能系统的集成与管理 研究了混合储能系统（如电池/超级电容器组合）的能量管理策略。包括功率分配算法、系统级热管理以及基于状态（SoX）的精确评估方法。 --- 第五部分：可持续性、回收与经济性分析（第16-18章） 本部分从更广阔的视角审视新能源材料的生命周期，强调绿色制造和资源循环。 第16章：面向循环经济的储能材料设计 讨论了如何从材料分子层面设计易于解离和分离的结构。研究了易于拆解的粘结剂替代品以及无溶剂或绿色溶剂加工技术在电极制备中的应用。 第17章：退役电池的材料分离与提纯技术 系统梳理了湿法冶金（酸/碱浸出、选择性沉淀）和火法冶金在镍钴锰等贵金属回收中的工艺流程优化。重点分析了针对固态电解质和新型无钴材料的专业回收挑战。 第18章：全生命周期评估（LCA）与成本建模 应用ISO标准对不同储能技术进行环境影响评估。建立材料成本模型，分析原材料价格波动对最终储能系统度电成本（LCOS）的影响。 --- 第六部分：新兴与前沿技术展望（第19-20章） 对未来十年可能改变行业格局的技术进行前瞻性分析。 第19章：光电化学与直接太阳能燃料转换 探讨了基于半导体材料（如钙钛矿、量子点）的电解水制氢催化剂的最新进展，以及如何利用电荷分离材料直接捕获太阳能驱动电化学反应。 第20章：生物兼容性与柔性储能器件 研究了可穿戴和植入式电子设备所需的柔性、可拉伸的固态电池和电化学器件。讨论了基于生物电解质和天然高分子材料的储能解决方案。 本书内容严谨、图表丰富，数据详实，是能源工程、材料科学、化学工程等相关专业的研究人员、工程师及高级专业技术人员的理想参考书。

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电池的组装与封口技术，这本书也下了不少功夫。从极板的堆叠、极耳的焊接，到壳体的封装，每一个环节都充满了细节。书中对于自动化组装流水线的介绍，让我看到了现代工业制造的效率与精确。特别是在全密封阀控式铅酸蓄电池（VRLA）的制造中，对封口材料的选择、焊接工艺的控制以及排气阀的设计和性能要求，都进行了深入的讲解，这确保了电池在运行过程中的安全性和可靠性，避免了电解液的泄漏和有害气体的排放。

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隔板材料的选择与应用，也是让我颇受启发的部分。过去，我只知道隔板的作用是隔离正负极，防止短路，但这本书深入剖析了不同材质（如AGM、PE、PVC）的性能差异，包括其吸液性、离子透过性、机械强度、耐化学腐蚀性等。书中对于AGM（吸收式玻璃纤维隔板）技术的详细介绍，尤其让我印象深刻，它如何通过优化纤维的孔隙结构来实现对电解液的有效吸附和隔离，从而显著提升电池的循环性能和抗震动能力，让我对这种“高性能”隔板有了全新的认识。

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极板的涂浆工艺，这本书可以说是把“精益求精”的精神发挥到了极致。我原以为就是把活性物质糊在网格上，但书中详细讲解了浆料的配方优化、粘度控制、涂覆厚度、均匀性以及固化条件等一系列至关重要的参数。例如，对于不同类型的铅酸蓄电池（如牵引用、备用电源用），其活性物质的涂覆方式和要求都有显著差异，书中通过大量的案例分析，让我理解了为何同样的材料，通过不同的涂浆工艺，最终会产生天壤之别的性能表现。特别是对“二次固化”过程的深入解读，让我看到了化学反应在电池制造中的精妙运用。

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而关于电池的安全性与环保处理，这本书则传递了负责任的制造理念。它详细介绍了在生产过程中如何减少有害物质的排放，如何进行废弃物（如废电解液、废极板）的处理和回收，以及如何确保电池在运输、使用和废弃过程中的安全性。书中对铅及其化合物的毒性进行了科学的科普，并强调了在整个生命周期中对环境的保护责任，这让我深刻认识到，先进的制造工艺不仅关乎技术，更关乎企业的社会担当。

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在接触到《先进铅酸蓄电池制造工艺》这本书之前，我对铅酸蓄电池的认知仅限于它在汽车启动、应急照明等领域扮演着可靠的“老伙计”角色。然而，当翻开这本书，我才真正意识到，在那些看似寻常的铅酸蓄电池背后，蕴藏着多么精巧的设计和严谨的工艺。这本书并非简单地罗列一些技术参数或操作流程，而是以一种非常深入且富有启发性的方式，为我打开了一个全新的世界。 从材料的选择与预处理开始，作者就娓娓道来。我原以为铅酸蓄电池的负极和正极材料不过是普通的铅和氧化铅，但书中详尽地介绍了如何通过精确的化学配比、物理形态控制（如颗粒大小、比表面积）以及添加剂的运用，来优化活性物质的性能。例如，对于负极，书中阐述了如何通过添加炭黑、膨胀剂等来提高其导电性、扩散性能和循环寿命，这让我对“微观结构决定宏观性能”有了更深刻的理解。而对于正极，则重点讲解了如何控制硫酸铅的晶型和粒径，以确保在充放电过程中能够更有效地进行电化学反应。这些细节的处理，远超出了我之前对“化学原材料”的粗浅认知。

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总而言之，《先进铅酸蓄电池制造工艺》这本书，以其渊博的知识、严谨的逻辑和深入浅出的讲解，让我对铅酸蓄电池这一传统技术有了全新的认识。它不仅是一本技术手册，更是一本关于材料科学、化学工程、机械制造和质量控制的综合性读物。通过阅读这本书，我不仅学到了制造铅酸蓄电池的具体技术要领，更领略到了精湛工艺背后所蕴含的科学智慧和对细节的极致追求。这本书无疑为我打开了一扇了解现代工业制造的窗口，让我对那些默默奉献的“能量基石”充满了敬意。

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再往后，关于电解液的制备与管理，也令我大开眼界。过去，我总是想当然地认为电解液就是简单的稀硫酸，但《先进铅酸蓄电池制造工艺》却细致地解释了不同浓度、不同纯度的硫酸对电池性能的影响，以及如何通过添加剂（如水合剂、阻垢剂）来抑制水的分解、减少硫酸盐的析出，从而延长电池的使用寿命。书中对于电解液的循环利用和再生技术也进行了深入探讨，这不仅符合当前环保的时代潮流，也展现了铅酸蓄电池技术在可持续发展方面的努力。我特别关注了书中关于“富液式”与“贫液式”电解液管理方式的对比分析，这两种策略在不同应用场景下的优劣势被阐述得淋漓尽致，让我对电池设计的灵活性有了更直观的认识。

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格栅的设计与制造，这本书也给予了充分的篇幅。我之前从未想过，电池内部那片片看似简单的金属网格，竟然是如此关键的部件。书中详细介绍了不同合金成分（如铅钙、铅锡锑合金）的性能特点，以及它们在耐腐蚀性、机械强度和导电性方面的考量。特别是在网格制造工艺方面，无论是传统的连续浇铸、挤压，还是现代的金属发泡、精细铸造等技术，书中都进行了细致的阐述，并分析了不同工艺对网格微观结构、孔隙率以及最终电池性能的影响。这让我意识到，即使是看似基础的结构件，其背后的技术含量也相当惊人。

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质量控制与检测技术，这本书也给了我很多启发。我原以为电池生产出来就可以直接使用，但书中列举了从原材料入厂检验、生产过程中的在线监测，到成品出厂前的各项性能测试，如容量测试、内阻测试、循环寿命测试、冷启动电流测试等，都有一套严谨的标准和流程。特别是在一些先进的无损检测技术（如X射线检测、超声波检测）在电池制造中的应用，让我看到了科技如何为产品质量保驾护航。

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化成工艺，可以说是铅酸蓄电池制造过程中的“点睛之笔”，这本书对此进行了非常细致的阐述。我之前对“化成”的理解比较模糊，但书中通过讲解不同化成方法的原理、优缺点，以及关键参数（如电流密度、电压控制、温度变化、化成时间）的优化，让我明白了如何将未活化的铅膏转化为具有高效电化学活性的物质。书中对于“初充电”过程中活性物质的结构变化，以及如何通过精确控制来获得最佳的活性物质结构，进行了详尽的分析，这对于电池的初始容量和寿命至关重要。

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