下一代商業、軍事、空間套用電池和燃料電池

《下一代商業、軍事、空間套用電池和燃料電池》作者毛仙鶴、趙維霞、陶鈞,2015年3月由國防工業出版社出版

  • 書名下一代商業、軍事、空間套用電池和燃料電池
  • 書號978-7-118-10085-3
  • 作者毛仙鶴、趙維霞、陶鈞
  • 出版時間2015年3月
  • 譯者
  • 版次1版1次
  • 開本16
  • 裝幀平裝
  • 出版基金
  • 頁數317
  • 字數360
  • 中圖分類TM911
  • 叢書名
  • 定價98.00
第1章充電電池和燃料電池的研究現狀1
1.1充電電池1
1.2充電電池基礎2
1.2.1充電電池的關鍵性能特徵4
1.2.2商業套用中廣泛使用的充電電池的性能5
1.2.3電池的回收利用5
1.2.4充電電池的三個主要特徵8
1.2.5在特定的套用中使用充電電池的成本效益8
1.3不考慮功率能力的充電電池12
1.3.1低中等功率套用的充電電池13
1.4充電電池的商業和軍事套用14
1.4.1高功率電池的商業套用14
1.4.2鎳鎘充電電池在軍用飛機上的關鍵作用15
1.4.3用於軍用飛機的鎳金屬氫化物充電電池的優點16
1.4.4用於航空航天和國防的熱電池19
1.4.5商業套用的充電電池20
1.4.6電動和混合動力電動汽車對充電電池的要求23
1.5低功率電池的套用29
1.5.1使用薄膜和納米技術的電池29
1.5.2TF 微型電池30
1.5.3低功率電池的充放電循環次數和充電時間31
1.5.4低功率電池的結構配置32
1.5.5用於低功率電池的最流行的材料32
1.5.6採用納米技術的低功率電池34
1.5.7使用納米技術的紙電池34
1.6燃料電池34
1.6.1最熱門的燃料電池類型和它們的配置說明35
1.6.2燃料電池的類型35
1.7結論36
參考文獻36
第2章航空航天和通信衛星所用的電池38
2.1簡介38
2.2機載電力系統40
2.2.1電源匯流排設計配置40
2.2.2太陽能陣列板40
2.3電池的電源要求和相關的關鍵組件41
2.3.1太陽能電池陣列的性能要求43
2.3.2太陽能電池陣列在黑暗期的電力需求43
2.3.3從太陽達到最佳功率的太陽能電池陣列定向的要求44
2.3.4最適合太空飛行器或通信衛星的太陽能電池陣列配置44
2.3.5直接能量傳遞系統44
2.4太空飛行器電池型電源系統的成本效益設計標準46
2.4.1太空飛行器電力系統最佳選擇的比較方法46
2.5太空飛行器電源系統的可靠性51
2.5.1各種系統組件的故障率52
2.5.2故障率估計52
2.5.3使用CC 和PWM 穩壓器技術的太空飛行器電源系統的可靠性改進53
2.5.4使用DET 系統、CC 和電池增壓器技術的太空飛行器電源系統的可靠性改進55
2.5.5與冗餘系統相關的重量和成本代價56
2.6航空航天和通信衛星的理想電池59
2.6.1天基電池典型的功率需求59
2.6.2天基電池的關鍵老化效應61
2.7最新的商用和軍用衛星系統的性能和電池電源的需求62
2.7.1商業通信衛星系統62
2.8通信、監視、偵察、目標跟蹤用軍事衛星64
2.8.1軍事通信衛星及其功能65
2.8.2軍事衛星通信系統66
2.8.3歐洲通信衛星系統67
2.9最適合給通信衛星供電的電池67
2.9.1通信衛星最理想的充電電池68
2.10結論70
參考文獻71
第3章燃料電池技術72
3.1簡介72
3.1.1燃料電池的分類73
3.1.2根據電解質的燃料電池分類75
3.2基於電解質的燃料電池的性能75
3.3使用不同電解質的低溫燃料電池77
3.3.1使用水溶液電解質的低溫和低壓燃料電池的性能78
3.3.2水燃料電池的輸出功率性能79
3.4使用組合燃料的燃料電池80
3.4.1液--- 氣燃料電池設計80
3.4.2液--- 液燃料電池的設計性能80
3.5多種套用的燃料電池設計81
3.5.1燃料電池在蓄電池中的套用81
3.5.2使用氫基雙骨架催化劑(DSK) 電極、工作在惡劣的條件下的雙骨架催化劑燃料電池81
3.6離子交換膜燃料電池84
3.6.1空間套用的IEM 燃料單電池和電池組的性能規格84
3.6.2使用低成本、多孔矽襯底材料的燃料電池85
3.7燃料電池潛在的套用94
3.7.1燃料電池的軍事和航天套用95
3.7.2為什麼燃料電池要用於反暴亂96
3.7.3無人機的低成本燃料98
3.8飛機套用的燃料電池100
3.8.1全電動飛機或車輛的性能和局限100
3.8.2用於電動汽車和混合動力電動汽車的燃料電池101
3.9燃料電池的商業、軍事和空間套用101
3.9.1汽車、公車和機車套用的燃料電池102
3.9.2理想的家用燃料電池108
3.10能在超高溫環境下工作的燃料電池111
3.10.1在超高溫燃料電池中使用的材料類型111
3.10.2工作在較高溫度($600\sim 1000$℃) 的燃料電池最理想的固體電解質111
3.10.3電極動力學和它們對高功率燃料電池性能的影響113
3.10.4化學吸附--- 解吸率極化114
3.11發電站套用的燃料電池的要求114
3.12結論115
參考文獻116
第4章電動和混合動力汽車電池118
4.1簡介118
4.2早期電動汽車的年代發展史及其性能參數120
4.3各種公司較早研發的電動和混合動力電動汽車及其性能規格121
4.3.1ZAP TRUCK121
4.3.2ZAP ALIAS121
4.3.3Aptera 汽車121
4.3.4特斯拉汽車公司122
4.3.5貝克汽車123
4.4最新的電動和混合動力電動汽車的發展史及其性能和局限性123
4.4.1通用汽車雪佛蘭Volt124
4.4.2福特125
4.4.3日產128
4.5不同充電電池的性能要求129
4.5.1電池組能量要求130
4.5.2電池材料及相關成本131
4.6充電電池的材料135
4.6.1鋰離子電池的三個功能組件的材料要求135
4.6.2鋰離子電池的主要性能特點136
4.6.3鎳金屬氫充電電池的特性137
4.6.4電動汽車和混合動力電動汽車所用的鋅空氣充電燃料電池137
4.6.5各種充電電池的能量密度水平138
4.6.6結合智慧型電網技術的設計理念144
4.6.7最適合充電電池的材料及其性能147
4.6.8組件成本對電池組的採購成本的影響149
4.7稀土材料對電動汽車和混合動力電動汽車發展的關鍵作用151
4.7.1電動汽車和混合動力電動汽車使用的各種稀土材料的確定152
4.7.2未來稀土材料對電動汽車和混合動力電動汽車性能的影響153
4.7.3稀土材料提煉、加工和質量控制檢驗相關成本154
4.8結論155
參考文獻157
第5章低功率充電電池在商業、空間和醫學上的套用158
5.1引言158
5.2低功率電池結構160
5.2.1圓柱形低功率電池160
5.2.2碳鋅低功率原電池及其特點161
5.2.3鹼錳電池的性能和局限性162
5.2.4鋰原電池的發展史及其性能參數162
5.2.5鎳金屬氫化物、鎳鎘電池和鋰離子充電電池164
5.3電池在小型化電子系統中的套用168
5.3.1最適合嵌入式系統套用的充電電池簡述170
5.3.2用於航空航天方面的電池的適用性和獨特性能要求172
5.3.3鋰電池、鹼性電池和鋅空氣電池的潛在套用173
5.4醫學套用的電池175
5.4.1用於特定醫療套用中的最新開發的電池177
5.4.2含鋰金屬的微型電池和智慧型納米電池技術在醫學和軍事上的套用179
5.4.3低功率鋅空氣、鎳金屬氫和鎳鎘充電電池181
5.5為特殊套用選擇一次和二次(充電) 電池的標準189
5.6結論191
參考文獻193
第6章用於軍事用途的充電電池194
6.1簡介194
6.2各種軍事系統套用的有潛力的電池類型196
6.2.1鋁空氣充電電池的軍事套用197
6.3低功率電池的各種套用211
6.3.1使用MEMS 技術的薄膜微型電池211
6.3.2使用納米技術概念的微型電池212
6.3.3薄膜微型電池的關鍵設計方面和性能要求212
6.4用於軍事用途的高功率鋰熱電池214
6.4.1最適合高功率電池的陰極、陽極和電解質的材料要求214
6.4.2針對特定套用的熱電池的設計要求216
6.4.3熱電池系統的環境要求218
6.4.4電池的結構說明和它們的物理參數218
6.4.5通過實驗室測試獲得的性能參數的實際值219
6.4.6熱電池系統的結論220
6.5水下航行器的高功率充電電池221
6.5.1Li-SO$_2$Cl$_2$ 電池系統的性能和設計221
6.5.2電化學改善所需的電解質的特性222
6.5.3流動電解質的熱特性的影響222
6.5.4使用流動電解質的沃爾特堆疊電池輸出功率隨放電時間的變化223
6.5.5溫度和放電深度對熱電池中使用的電解質的熱導率和比熱容的影響224
6.5.6放電時間對電池輸出功率的影響225
6.5.7電解液的電導率和電解液的最佳化226
6.6能夠在商業電廠關機相當長的時間內提供電能的高功率電池系統227
6.6.1什麼是釩基氧化還原液流電池227
6.6.2釩基氧化還原電池的潛在套用228
6.6.3釩基氧化還原電池的結構細節和工作原理228
6.7最適合無人駕駛飛機和無人駕駛航空器的電池229
6.7.1電子無人駕駛飛機的電池電力要求229
6.7.2無人機的電池要求230
6.7.3反簡易爆炸裝置的電池231
6.8結論234
參考文獻235
第7章航空航天和衛星系統套用的電池和燃料電池237
7.1引言237
7.2用於商業和軍事領域的密封鉛酸蓄電池239
7.2.1鉛酸電池充電、放電和儲存條件的最佳化240
7.2.2鉛酸蓄電池的優點、缺點和主要套用241
7.2.3用於飛行器的密封鉛酸電池的生命周期241
7.2.4放電深度對鉛酸電池生命周期的影響241
7.3用於航空航天套用的鋁空氣電池244
7.3.1鋁空氣電池的性能和局限244
7.3.2隨著陽極電流密度的變化, 腐蝕對鋁空氣電池性能的影響245
7.3.3鋁空氣充電電池系統的突出特點和潛在套用245
7.4最適合航空航天和飛機套用的長壽命、低成本銀鋅充電電池247
7.4.1適合用於飛機和航空航天的排氣式二次電池247
7.4.2銀鋅電池的典型自放電特性247
7.4.3銀鋅電池的安全性、可靠性和處置要求248
7.4.4典型的電池電壓水平和循環壽命248
7.5商用和軍用飛機套用的密封鉛酸電池250
7.5.1密封鉛酸電池的性能250
7.5.2密封鉛酸電池的測試程式和條件251
7.5.3充電率和放電深度對密封鉛酸電池的循環壽命的影響252
7.5.4生命周期的測試條件253
7.6用於飛機應急電源和低地球軌道太空飛行器的熱電池253
7.7用於海軍武器系統中的充電電池255
7.8熱電池設計結構和運載火箭套用的要求256
7.8.1先進熱電池的設計和性能256
7.8.2熱電池的獨特性能256
7.9高溫鋰充電電池257
7.10鋰充電電池的固體電解質技術258
7.10.1固體電解質的關鍵作用258
7.10.2鋰充電電池性能參數的改善258
7.10.3液體增塑劑溶液中高氯酸鋰鹽濃度對室溫離子電導率的影響259
7.11電子無人機和各種無人機中使用的充電電池260
7.11.1適合電子無人機套用的電池的性能要求260
7.11.2用於無人機、無人戰鬥機和微型飛行器(MAV) 的充電電池的要求261
7.11.3用於滑翔機的充電電池262
7.12用於空間軍事系統和衛星通信的充電電池263
7.13執行特殊任務的衛星使用的高功率燃料電池266
7.14基於電解質的燃料電池分類269
7.14.1使用多種燃料的燃料電池的性能參數及其典型套用269
7.14.2燃料電池參數的比較270
7.15太空飛行器套用的電池源271
7.15.1第一原理模型在太空飛行器工作老化中的套用271
7.15.240 A$\cdot $ h 的硫化鈉電池的典型性能特點272
7.16結論272
參考文獻274
第8章低功率電池及其套用276
8.1簡介276
8.2低功率套用的鋰離子電池的性能277
8.2.1鋰充電電池的固體電解質的優點278
8.2.2電池材料的總電導率279
8.3低功率電子設備的電池281
8.3.1材料和包裝技術對電池性能的影響281
8.3.2用來定義電池的性能參數的術語表282
8.3.3低功率電子設備套用的電池的製造283
8.3.4低功率套用的各種一級和二級電池的性能和局限284
8.4鋰原電池的性能285
8.4.1鋰碘電池285
8.4.2LiMnO$_2$ 電池286
8.4.3鋰碳氟化物電池286
8.4.4鋰硫二氧化物電池287
8.4.5鋰亞硫醯氯電池288
8.4.6鋰硫化亞鐵(Li-FeS$_2)$ 電池289
8.4.7關於鋰電池的結論289
8.5小型充電電池或二次電池的套用290
8.5.1密封鉛酸電池290
8.5.2小型鋰離子充電電池291
8.5.3S-Ni-Cd 充電電池291
8.5.4鎳金屬氫化物充電電池292
8.5.5鋰聚合物電解質電池293
8.6薄膜電池、微型電池和納米電池295
8.6.1薄膜電池的結構和性能295
8.6.2鋰基微型電池的金屬氧化物薄膜電極297
8.6.3微型電池的性能與套用299
8.6.4納米電池的電氣性能參數302
8.7電池在健康方面的套用303
8.7.1心律檢測套用的電池要求303
8.7.2用於治療心臟疾病的各種電池305
8.8全人工心臟的電池309
8.8.1用於各種醫療套用的鋰離子電池的主要優點310
8.8.2鋰離子電池的局限性310
8.8.3鋰離子充電電池組的電池平衡要求311
8.8.4主動平衡技術314
8.9結論315
參考文獻316
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