《圖解化學(xué)電池》是“名師講科技前沿系列”中的一冊(cè)，內(nèi)容包括化學(xué)電池原理和簡(jiǎn)史，一次電池和二次電池等6章，著重介紹了鋰離子二次電池和燃料電池等內(nèi)容。
針對(duì)化學(xué)電池的入門者、制作者、應(yīng)用者、研究開發(fā)者、決策者等多方面的需求，本書圖文并茂，全面且簡(jiǎn)明扼要地介紹化學(xué)電池的工作原理、相關(guān)材料、制作工藝、新進(jìn)展、新應(yīng)用及發(fā)展前景等。采用每章之下 “節(jié)節(jié)清”的論述方式，圖文對(duì)照，并給出“本節(jié)重點(diǎn)”。力求做到深入淺出，通俗易懂；層次分明，思路清晰；內(nèi)容豐富，重點(diǎn)突出；選材新穎，強(qiáng)調(diào)應(yīng)用。
本書可作為化學(xué)、材料、化工、能源及動(dòng)力、機(jī)械、微電子、顯示器 、物理、計(jì)算機(jī)、精密儀器等相關(guān)領(lǐng)域的科技、工程技術(shù)人員參考書籍。
田民波，清華大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，長(zhǎng)期從事材料學(xué)的教學(xué)預(yù)可研工作，在電子材料、封裝技術(shù)、磁性材料、粉體材料等領(lǐng)域取得了原創(chuàng)性成就。已經(jīng)和現(xiàn)承擔(dān)的課題有：(1)國(guó)家 級(jí)科學(xué)基金重大項(xiàng)目“高密度封裝的應(yīng)用基礎(chǔ)研究”，(2)國(guó)際合作項(xiàng)目“零收縮率LTCC研究”，(3)“十五”軍工預(yù)研項(xiàng)目“新型疊層LCCC-3D MCM封裝技術(shù)研究”，(4)“863”項(xiàng)目“銀摻合型聚合物導(dǎo)體材料的研究和開發(fā)”，(5)“985”面上項(xiàng)目“低溫共燒陶瓷多層基板及高密度封裝研究”，(6)橫向課題“環(huán)保及高頻型復(fù)合材料基板及塑封料研究”，(7)橫向課題“應(yīng)用于微電子封裝的硅微粉研究”，(8)橫向課題“應(yīng)用于微電子封裝的各向異性導(dǎo)電膠、導(dǎo)電膜研究”。獲專利3項(xiàng)：(1)中國(guó)實(shí)用新型專利：電機(jī)用永磁轉(zhuǎn)子；(2)中國(guó)實(shí)用新型專利：永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)；(3)中國(guó)發(fā)明專利：一種制備零收縮率低溫共燒陶瓷多層基板的工藝。
第1 章 化學(xué)電池的發(fā)展史
1.1 電池的種類及現(xiàn)狀 2
1.1.1 化學(xué)電池 2
1.1.2 物理電池和生物電池 4
1.1.3 實(shí)用電池應(yīng)具備的條件及常用電池的特性 6
1.1.4 一次電池和二次電池的主要用途 8
1.2 電池的發(fā)展簡(jiǎn)史①——從巴格達(dá)電池到伏打電池 10
1.2.1 世界最早的電池——制作于陶罐中的巴格達(dá)電池 10
1.2.2 利用青蛙腿制作電池？——伽伐尼的實(shí)驗(yàn) 12
1.2.3 電池的發(fā)明——干電池起始于濕式 14
1.3 電池的發(fā)展簡(jiǎn)史②——從伏打電池到丹聶耳電池 16
1.3.1 伏打電池的起電原理 16
1.3.2 伏打電池的缺點(diǎn)——正極析氫 18
1.3.3 克服伏打電池缺點(diǎn)的丹聶耳電池——無隔斷的情況分析 20
1.3.4 克服伏打電池缺點(diǎn)的丹聶耳電池——采用無孔隙的完全隔斷的情況分析 22
1.4 電池的發(fā)展簡(jiǎn)史③——從丹聶耳電池到勒克朗謝電池 24
1.4.1 丹聶耳電池的關(guān)鍵——素?zé)筛魯嘀械奈⒖? 24
1.4.2 丹聶耳電池的缺點(diǎn)——離子化傾向 26
1.4.3 從勒克朗謝（濕）電池到干電池 28
1.4.4 干電池的代表 30
1.4.5 常用干電池的分類 32
1.5 電池的三個(gè)基本參量和構(gòu)成電池的四要素 34
1.5.1 用儲(chǔ)水罐說明電池的三個(gè)基本參量 34
1.5.2 電池的容量——可取出電（荷）的量 36
1.5.3 電池的電壓——起電力 38
1.5.4 電池的電能——電池電壓與電荷量的乘積 40
1.5.5 構(gòu)成電池的四要素 42
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從氧化還原反應(yīng)認(rèn)識(shí)化學(xué)電池用電極材料 44
第2 章 一次電池和二次電池
2.1 常用一次電池 46
2.1.1 不斷進(jìn)步的干電池 46
2.1.2 錳干電池的標(biāo)準(zhǔn)放電曲線 48
2.1.3 鋰一次電池的結(jié)構(gòu) 50
2.1.4 錳氧化物簡(jiǎn)介 52
2.1.5 錳氧化物的各種晶體結(jié)構(gòu) 54
2.2 常用二次電池 56
2.2.1 二次電池簡(jiǎn)介 56
2.2.2 二次電池的早期代表——鉛- 酸蓄電池 58
2.2.3 鉛- 酸蓄電池已歷逾一個(gè)半世紀(jì) 60
2.2.4 鉛- 酸蓄電池的充放電反應(yīng) 62
2.2.5 鎳- 鎘電池 64
2.2.6 鎳- 氫電池 66
2.2.7 鎳- 鋅電池 68
2.3 二次電池的特性 70
2.3.1 二次電池的特性對(duì)比 70
2.3.2 不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Χ坞姵氐男阅芤? 72
2.3.3 不同二次電池的放電特性比較 74
2.3.4 二次電池應(yīng)用于不同領(lǐng)域的發(fā)展勢(shì)態(tài) 76
2.4 二次電池的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀 78
2.4.1 電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù) 78
2.4.2 二次電池與電動(dòng)汽車 80
2.4.3 二次電池的普及 82
2.4.4 二次電池能量密度和功率密度的比較 84
2.4.5 美國(guó)的“電池曼哈頓計(jì)劃” 86
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二次電池中為什么講正極和負(fù)極而不講陽極和陰極？ 88
第3 章 鋰離子電池
3.1 鋰離子電池的工作原理 90
3.1.1 鋰離子電池的發(fā)展經(jīng)歷 90
3.1.2 鋰離子電池的工作原理 92
3.1.3 鋰離子電池的應(yīng)用——以移動(dòng)電子產(chǎn)品為例 94
3.1.4 鋰離子電池的充放電過程 96
3.1.5 鋰離子電池的充放電反應(yīng) 98
3.1.6 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和組裝 100
3.1.7 鋰離子電池用的四大關(guān)鍵材料 102
3.2 鋰離子電池的正極材料 104
3.2.1 正極材料的選取原則 104
3.2.2 鋰離子電池各種正極材料的比較 106
3.2.3 層狀結(jié)構(gòu)氧化物正極材料 108
3.2.4 尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料 110
3.2.5 橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料 112
3.3 鋰離子電池的負(fù)極材料 114
3.3.1 負(fù)極材料儲(chǔ)鋰機(jī)理及負(fù)極材料的分類 114
3.3.2 負(fù)極材料的進(jìn)展 116
3.3.3 碳負(fù)極材料 118
3.3.4 合金化負(fù)極材料 120
3.4 導(dǎo)電添加劑和石墨烯 122
3.4.1 導(dǎo)電添加劑在鋰離子電池中的作用 122
3.4.2 炭黑和碳納米管導(dǎo)電添加劑 124
3.4.3 石墨烯簡(jiǎn)介 126
3.4.4 石墨烯“自上而下”和“自下而上”的生長(zhǎng)方式 128
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二次電池緣何相中了鋰離子？ 130
第4 章 研發(fā)中的新型二次電池
4.1 從有機(jī)電解液到固體電解質(zhì) 132
4.1.1 鋰離子電池的安全隱患 132
4.1.2 各種電解質(zhì)的比較 134
4.1.3 鋰- 聚合物二次電池 136
4.1.4 開發(fā)中的固體電解質(zhì) 138
4.1.5 全固態(tài)二次電池的優(yōu)勢(shì) 140
4.1.6 全固態(tài)二次電池的開發(fā) 142
4.1.7 全固態(tài)二次電池的開發(fā)目標(biāo)和發(fā)展前景 144
4.2 開發(fā)中的鋰二次電池 146
4.2.1 鋰- 二氧化錳電池 146
4.2.2 鋰- 硫電池 148
4.2.3 鋰- 硫化鐵電池 150
4.2.4 鈉- 硫電池 152
4.3 鋰- 空氣二次電池和超級(jí)電容器 154
4.3.1 鋰- 空氣二次電池 154
4.3.2 鋰- 銅二次電池 156
4.3.3 氧化還原液流電池和全釩液流電池 158
4.3.4 超級(jí)電容器 160
4.3.5 超級(jí)電容器的應(yīng)用 162
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新材料延長(zhǎng)鋰金屬電池壽命，增加汽車機(jī)動(dòng)性 164
第5 章 燃料電池原理及基本要素
5.1 燃料電池發(fā)展概述 166
5.1.1 燃料電池的發(fā)展簡(jiǎn)史及應(yīng)用概況 166
5.1.2 燃料電池與普通化學(xué)電池（一次、二次電池）的基本差異 168
5.1.3 Bauru 和Toplex 燃料電池的原理 170
5.1.4 Beacon 燃料電池的誕生 172
5.2 燃料電池的發(fā)電原理 174
5.2.1 燃料電池由氫、氧反應(yīng)發(fā)電 174
5.2.2 燃料電池直接將燃料變成電 176
5.2.3 燃料電池與火力發(fā)電的比較 178
5.2.4 人類身體與燃料電池非常相似 180
5.3 燃料電池基本要素 182
5.3.1 氫- 氧燃料電池發(fā)電過程 182
5.3.2 燃料電池的理論效率 184
5.3.3 實(shí)例一——堿型燃料電池 186
5.3.4 實(shí)例二——直接甲醇燃料型和高分子電解質(zhì)型燃料電池 188
5.4 燃料電池的種類 190
5.4.1 燃料電池分類方法及一般構(gòu)造 190
5.4.2 電解質(zhì)與燃料電池的種類 192
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享受更多藍(lán)天，清潔能源要領(lǐng)跑 194
第6 章 常用燃料電池的原理與結(jié)構(gòu)
6.1 磷酸型燃料電池（PAFC） 196
6.1.1 磷酸型燃料電池的工作原理 196
6.1.2 已實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命的磷酸型燃料電池 198
6.1.3 磷酸型燃料電池的改進(jìn) 200
6.2 熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC） 202
6.2.1 熔融碳酸鹽型燃料電池的工作原理 202
6.2.2 單電池的構(gòu)成和發(fā)電原理 204
6.2.3 MCFC 燃料電池的構(gòu)成材料 206
6.2.4 MCFC 燃料電池長(zhǎng)壽命化的措施 208
6.2.5 熔融碳酸鹽型燃料電池的重整方式 210
6.3 高溫固體電解質(zhì)型燃料電池（SOFC） 212
6.3.1 高溫固體電解質(zhì)型燃料電池的工作原理 212
6.3.2 高溫固體電解質(zhì)型燃料電池的單電池（cell）構(gòu)造 214
6.3.3 目標(biāo)為大規(guī)模發(fā)電和小型電源的固體氧化物型燃料電池 216
6.3.4 高溫固體電解質(zhì)型燃料電池的特性 218
6.4 高分子電解質(zhì)型燃料電池（PEFC） 220
6.4.1 高分子電解質(zhì)型燃料電池的工作原理 220
6.4.2 高分子電解質(zhì)型燃料電池的改進(jìn) 222
6.4.3 各種各樣的汽車用燃料電池系統(tǒng) 224
6.4.4 直接使用氫氣型汽車用燃料電池 226
6.5 儲(chǔ)氫技術(shù)與儲(chǔ)氫材料 228
6.5.1 氫的安全容器——儲(chǔ)氫合金 228
6.5.2 吸氫合金——以比液氫更小的體積儲(chǔ)氫 230
6.5.3 無機(jī)氫化物儲(chǔ)氫材料 232
6.6 幾種有可能實(shí)現(xiàn)的燃料電池 234
6.6.1 工作溫度可降低的SOFC 234
6.6.2 可利用煤炭的燃料電池 236
6.6.3 可利用廢棄物的燃料電池 238
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清潔能源，越走越近 240
參考文獻(xiàn) 241
作者簡(jiǎn)介 242
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