电动汽车工程手册 第四卷 动力蓄电池

第1章 基础知识 1.1　发展历程 1.1.1　电池的定义 1.1.2　电池的发展史[1,2,3] 1.1.3　电池的分类 1．　原电池 2．　蓄电池 3．　贮备电池 4．　燃料电池[4] 1.1.4　动力电池发展背景 1．　动力电池发展意义 2．　美国动力电池发展规划 3．　日本动力电池发展规划 4．　德国动力电池发展规划 5．　我国动力电池发展规划 1.1.5　动力电池发展现状 1.1.6　动力电池发展趋势 1．　新型锂离子电池 2．　新体系电池 1.2　电池的组成及工作原理 1.2.1　电池的基本组成 1．　电极 2．　电解质 3．　隔膜 4．　外壳 1.2.2　电池及电池组 1．　概念术语 2．　电池组组合方式 1.2.3　电池的工作原理 1．　放电时工作原理 2．　充电时工作原理 3．　原电池具体实例 4．　蓄电池具体实例 5．　燃料电池工作原理 1.3　电池的性能特征 1.3.1　重要概念术语 1．　电池电压 2．　电池容量 3．　电池能量 4．　电池功率与比功率 5．　电池内阻 6．　放电电流 7．　荷电状态 8．　自放电特性 9．　电池寿命 1.3.2　主要电池体系性能特征比较 1．　比能量和比功率比较 2． 主要动力电池特性比较 1.3.3　电池不一致性 1．　电池不一致性概述 2．　电池不一致性分类 3．　电池一致性提高途径 1.4　热力学基础和电化学原理 1.4.1　热力学基础 1.4.2　电极反应动力学 1．　电极过程 2．　极化作用 1.4.3　典型电化学测量技术 1．　三电极体系 2．　循环伏安法（CV） 3．　电化学阻抗谱法（EIS） 参考文献 第2章 锂离子电池 2.1　发展概述 2.2　材料体系 2.2.1　正极材料 1． 概述 2． 正极材料分类及生产工艺 3. 材料特性及测试方法 2.2.2　电动车用锂离子电池负极材料 1. 概述 2. 石墨类负极材料 4. 硅基负极材料 5. 钛酸锂Li4Ti5O12 6. 其他 9. 各类负极材料在电动汽车中的使用案例 10. 各类负极材料性能及优缺点对比 2.2.3　电解质（电解液） 1. 电解液的性能特点 2. 电解液组成 3. 电解液的生产方法 4. 电解液技术指标 5. 电解液的分析方法 6. 电解液对集流体、正负极材料等的表面腐蚀或相互作用 7. 电解液发展趋势 8. 电解液典型应用案例 2.2.4　隔膜 1. 概述 2. 隔膜的分类 3. 主要制造技术和生产工艺 4. 隔膜表面涂覆 5. 主要技术指标及检测方法 6. 隔膜的发展趋势 2.2.5　其他材料 1. 铝塑膜 2. 导电材料 2.3　电池结构及设计 2.3.1 性能设计 1. 容量设计 2． 能量密度(续航里程) 2. 工艺设计 3. 功率特性(爬坡、制动) 4． 温度特性 5. 耐久性（循环/搁置） 2.3.2 结构设计 1. 概述 2． 软包电池结构设计 3． 圆柱形电池结构设计 4. 方形电池结构设计 2.3.3 安全设计 1. 材料及体系改进 2． 电池结构安全设计 2.3.4 热设计 1. 热管理概念及作用 2. 热管理的设计目标 3. 电池生热机理及模型 5. 电池老化对电池生热的影响 6. 电池传热机理与内部温度分布及预测 7. 电池的热控方法总结 2.4　电池制造工艺及设备 2.4.1　锂电池设备制造业发展概况 1. 锂电池设备发展历程 2. 锂电设备制造行业未来发展趋势 2.4.2　电池的制造工艺流程 2.4.3　锂离子电池制造工艺及设备概述 1.浆料制备系统 2. 极片制备系统 3. 芯包制备系统 4. 电芯装配系统 5. 干燥注液系统 6. 化成分容系统 第3章 超级电容器 3.1　概　述 3.1.1　发展历程 3.1.2　储能原理及分类 3.1.3 超级电容器电动汽车 3.2　超级电容器的关键材料 3.2.1　超级电容器的活性炭电极材料 1. 活性炭电极材料的种类和来源 2. 活性炭电极材料的性能 3.2.2　准电容电极材料 3.2.3　隔膜 1. 性能特点 3.2.4　电解液 1. 水系电解液 2. 有机电解液 3. 离子液体 3.2.5 主要辅助材料 1. 导电剂 2. 黏结剂 3. 集流体 4. 封装材料 3.3　电容器的结构与设计 3.3.1　电容器的结构 3.3.2　电容器的设计 3.4　超级电容器模组结构及设计 3.4.1　模组性能设计 1.电性能设计 2.单体筛选分级 3.状态监测及均衡 3.4.2　模组结构设计 1. 单体连接设计 2. 外壳设计 3.4.3　模组安全性设计 1.化学安全 2.电气安全 3.机械安全 3.4.4　模组制造工艺 3.5　超级电容器性能要求 3.5.1　电性能要求 3.5.2　安全性要求 3.5.3　寿命要求 3.6　超级电容器在车辆领域的典型应用 3.6.1　混合电动汽车方面的应用 3.6.2再生制动系统方面的应用 3.6.3　新型轨道交通方面的应用 3.6.4　在纯电动公交车方面的应用 3.6.5　车辆辅助启动方面的应用 3.6.6 在自动导引运输（AGV）车方面的应用 3.6.7 低温启动中的应用 3.7　回收再利用技术 3.7.1　废旧超级电容器的存放 3.7.2　消电处理 3.7.3　切割破碎 3.7.4　活性物质剥离 3.7.5　废气废液处理 3.8　车用超级电容器的发展趋势 3.8.1　双电层电容器发展趋势 3.8.3　锂离子电容器 3.8.4　双电层电容器在新能源汽车领域的应用趋势 3.8.5　市场规模发展预测 3.1参考文献 3.2参考文献 3.3参考文献 3.4参考文献 3.5参考文献 3.6考文献 3.6参考文献 3.7 参考文献 相关标准 第4章 阀控式铅酸蓄电池（动力型） 4.1　铅酸蓄电池概述 4.1.1　铅酸蓄电池的发展 4.1.2　铅酸蓄电池的应用 4.1.3　铅酸蓄电池优缺点 4.2　铅酸蓄电池工作原理 4.2.1　铅酸蓄电池反应原理 4.2.2　阀控式铅酸蓄电池氧复合原理 4.3　铅酸蓄电池结构与产品设计 4.3.1　蓄电池结构 4.3.2　蓄电池产品设计 1. 设计要点 2. 容量计算[4] 3. 连接线和极柱等铅零件的计算[4] 4.3.3　常用蓄电池型号及尺寸 4.4　蓄电池用主要材料及性能要求 4.4.1　蓄电池用铅及铅基合金 4.4.2　蓄电池用隔板 4.4.3　蓄电池用电解液 1.稀硫酸电解液主要技术指标 2. 胶体电解液（原胶）主要技术指标（表4???9） 3. 硫酸溶液冰点 4. 硫酸溶液杂质与析气量 4.4.4　蓄电池槽 4.4.5　蓄电池密封 1. 环氧树脂密封 2. 热封 4.4.6　蓄电池用安全阀和消氢栓 4.4.7　蓄电池用添加剂 4.5　制造工艺 4.5.1　铅粉制造 4.5.2　板栅制造 1. 重力浇铸工艺 2. 连续拉网工艺 3. 连续冲网工艺 4. 连续浇铸板栅工艺 5. 熔铅炉 4.5.3　和膏和涂板 1. 和膏 2. 涂板 4.5.4　极板固化干燥 1. 固化 2. 分片 4.5.5　电池组装 4.5.6　电池化成 1. 加酸 2. 化成 3. 容量检测 4. 配组 5. 包装 4.6　电池性能要求 4.6.1　电池性能标准 4.6.2　电池常见故障 4.7　电动汽车电池发展趋势 4.7.1　启停电池 1. 启停电池产生的背景 2. 启停电池的使用原理 3. 启停电池主要性能要求 4. 启停电池的特点 4.7.2　双极性铅酸蓄电池 4.7.3　超级铅炭电池 参 考 文 献 第5章 金属氢化物镍蓄电池 5.1　概述 5.2　工作原理 5.3　电池材料 5.3.1　储氢合金粉 1. AB5储氢合金粉（张沛龙 北京浩运金能科技有限公司） 2.　铸造法制备储氢合金粉（王常春 鞍山鑫普新材料有限公司 闫宏伟 包头稀土研究院信息中心） 3.　快淬法制备储氢合金粉（林振　厦门钨业股份有限公司） 4.　储氢合金粉性能的优化（王常春 鞍山鑫普新材料有限公司） 5.　新型La-Mg-Ni储氢合金（韩树民 燕山大学） 5.3.2　氢氧化镍（周春仙 金驰能源材料有限公司） 1.　氢氧化镍的结构及充放电机理 2.　氢氧化镍的合成 3.　氢氧化镍包覆钴 4.　氢氧化镍性能指标 5.　氢氧化镍合成设备 5.3.3　隔膜 5.3.4　氢氧化钾电解液 5.3.5　蓄电池壳、盖、密封圈 5.3.6　泡沫镍（刘云志 爱蓝天高新技术材料（大连）有限公司、欧阳青 常德力元新材料有限责任公司） 5.3.7　穿孔镀镍钢带 5.3.8　增稠剂和粘结剂 5.4　电极制造 5.4.1　正极制造（皇甫益 内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司） 5.4.2　负极制造（皇甫益 内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司） 5.5　单体蓄电池的结构与设计 5.5.1　圆柱型单体蓄电池的结构与设计 5.5.2　矩形7.2V蓄电池模块的结构与设计 1.　日本矩形7.2V蓄电池模块的进展 2.　各种结构蓄电池模块的性能分析与设计（田新军 天津科威恩科技有限公司） 5.6　混合电动汽车用蓄电池包的结构与应用 5.6.1　圆柱型单体蓄电池组成的蓄电池包（皇甫益 内蒙古稀奥科镍氢动力电池有限公司） 5.6.2　圆柱型单体蓄电池组成的蓄电池包的应用 5.7　电性能 5.7.1　充、放电性能 1. 放电性能 2. 充电性能 3. 环境温度对蓄电池性能的影响 5.7.2　储存性能 5.7.3　寿命 5.8　安　全　性 5.8.1　热管理 5.8.2　一致性 5.8.3　过充电和过放电的保护 5.8.4　氢气的控制 5.8.5　电气安全 5.9　生产关键设备 4.9.1　电池自动化生产线设备 1. 活性物质粒度的分选 2. 电池浆料制造 3. 拉浆 4. 极片的干燥 5. 拉浆头的设计 6. 电解液的加注 7. 激光焊技术的应用 5.9.2　化成、分选与检测设备 5.10　混合电动汽车用金属氢化物镍蓄电池的未来展望 参 考 文 献 第6章新体系电池 6.1　概　述 6.2　锂???硫电池 6.2.1　硫和锂的基本性质6.2.1.1　单质硫6.2.1.2　锂金属6.2.2　工作原理 6.2.3　硫正极材料6.2.3.1　硫/碳复合材料6.2.3.2　硫/金属化合物复合材料6.2.3.3　硫/导电聚合物复合材料6.2.3.4　硫化聚丙烯腈6.2.3.5　硫化锂 6.2.4　金属锂负极6.2.4.1　金属锂的表面修饰技术6.2.4.2　其他负极6.2.5　电解液 6.2.6　锂硫电池的设计/工作特性 6.2.7　小结 6.3　锂???空气电池 6.3.1　概述6.3.2　工作原理及特点 6.3.3　锂?-空气电池电极材料 6.3.3.1　空气电极6.3.3.2　金属基催化剂6.3.3.3　电解质6.2.3.4　锂负极的保护6.3.4　小结 6.4　全固态锂电池 6.4.1　概述6.4.2　固体电解质6.4.2.1　无机固体电解质6.4.2.2　聚合物固态电解质6.4.2.2　复合固体电解质6.4.3　全固态锂电池界面/特性6.4.3.1　正极/固体电解质界面6.4.3.1　负极/固体电解质界面6.4.4　小结6.5　钠离子电池6.5.1　概述6.5.2.　钠离子电池正极材料6.5.3　钠离子电池负极材料6.5.4　小结 6.6　结 语