極簡圖解電池基本原理

目  錄 
譯者序
原書前言 
第1章電池是什么  1 
將能量轉化為電能的機制 
1-1電池支撐著世界 2 
鋰離子電池、干電池 
1-2按電池的原理分類 4 
化學電池、物理電池、生物電池 
1-3 對一次電池進行分類 6 
濕電池、鋅系、鋰系 
1-4 按電池形狀分類 8 
圓柱形、紐扣形、圓形、硬幣形、針形、方形、扁平形 
1-5 電池的起源和歷史 10 
巴格達電池、動物電、伏打電堆 
1-6 世界上首個化學電池的誕生 12 
伏打電池、電子、電流 
1-7 世界上首個化學電池的工作原理 14 
離子化傾向、電解質、氧化反應、還原反應 
1-8 世界上首個化學電池未能實用化的原因 16 
氫氣氣泡、極化、氧化亞銅 
1-9 通向下一代電池的開發(fā) 18 
丹尼爾電池、隔膜、電中性原理 
1-10 與鋅錳干電池相關的電池開發(fā) 20 
勒克朗謝電池、二氧化錳、氯化銨 
1-11 不會泄漏液體的“干式”電池誕生 22 
加斯納干電池、屋井干電池 
實踐活動 來動手制作一個硬幣電池堆吧  24 
第2章一次電池  25 
最廣泛使用的一次電池 
2-1 電池的基本結構和工作原理 26 
電極、電解質、集流體、短路電路 
2-2 電池性能的參數指標 28 
標準電極電位、額定電壓、電池容量、能量密度 
2-3 成為電池普及契機的干電池 30 
鋅錳干電池、氯化鋅、還原劑 
2-4 功率強大且持久的電池 32 
堿性鋅錳干電池、氫氧化鉀、鋅粉 
2-5 棘手的自放電解決方案 34 
自放電、汞合金、氫過電壓 
2-6 實現(xiàn)無汞化的道路 36 
水俁病、無汞化（Zero）、氫氣、電解二氧化錳 
2-7 干電池中99%的故障出于安全原因發(fā)生 38 
過放電、反向連接、墊圈 
2-8 因公害問題而消失的電池 40 
鋅汞電池、放電電壓、氧化汞 
2-9 在手表中深受歡迎的小型電池 42 
銀鋅電池、氧化銀、銀 
2-10 長期使用在助聽器中的電池 44 
鋅空氣電池、助聽器、氧氣 
2-11 一次電池之王 46 
鋰、鋰電池、鋰一次電池 
2-12 在家用設備供電中大顯身手的電池 48 
錳酸鋰電池，內包外結構、螺旋結構 
2-13 具有高耐熱性和可使用10年以上的電池 50 
氟化石墨鋰電池、汽車配件、碳 
2-14 日本No.1!高電壓、長壽命的電池 52 
鋰亞硫酰氯電池、氯化鋰、被膜 
2-15 在人工心臟起搏器中使用的電池 54 
鋰碘電池、碘化鋰 
2-16 比干電池更持久的電池 56 
鋰硫化鐵電池、鋰氧化銅電池、二硫化鐵  
2-17 比堿性鋅錳干電池持久17倍的電池 58 
鎳干電池、羥基氧化鎳、初始電壓 
2-18 大容量且能保持一定電壓的電池 60 
氧化物干電池、高性能堿性鋅錳干電池 
2-19 使用水的電池:創(chuàng)新儲能方式 62 
水電池、鎂合金、注水電池 
2-20 使用海水的電池 64 
海水、海水電池、鎂注水電池 
2-21 能夠長期保存的電池 66 
儲備電池、熔融鹽電池、發(fā)熱劑 
實踐活動 來制作檸檬電池吧  68 
第3章可重復使用的電池  69 
支撐社會發(fā)展的二次電池（蓄電池） 
3-1 電氣儲存電池 70 
二次電池、放電、充電 
3-2 二次電池的分類 72 
民用、車載用、固定放置用 
3-3 擁有最悠久歷史的二次電池 74 
鉛酸蓄電池 
3-4 充電式電池為何不能永久使用 76 
逆反應、硫酸化現(xiàn)象、過充電 
3-5 蓄電池的種類 78 
膏式、柵式與記憶效應揭秘 
3-6 蓄電池結構 80 
蓄電池的奧秘:單體電池、通風型與密閉閥控式的結構解析 
3-7 曾經在小型家電中大顯身手的電池 82 
鎳鎘電池、鎘、羥基氧化鎳 
3-8 為何電池領域仍持續(xù)選用鎘 84 
痛痛病與氧氣 
3-9 關于放電后未即時充電的誤解 86 
完全放電、刷新操作及制造禁令 
3-10 愛迪生發(fā)明的電池 88 
愛迪生、鎳鐵電池   
3-11 再次成為焦點的二次電池 90 
堿性二次電池、鎳鋅電池、循環(huán)壽命
3-12 充放電過程中引起的故障 92 
枝晶、樹狀結晶、離子導電膜 
3-13 使用氫的二次電池 94 
鎳氫電池、貯氫合金、混合動力汽車 
3-14 使用氫的二次電池工作原理 96 
MH、刷新功能、充電保養(yǎng) 
3-15 在宇宙中活躍的使用氫的電池 98 
Ni-H 2 電池
3-16 能夠儲存大量電能的二次電池 100
 NaS電池、β-氧化鋁、熔融鹽二次電池 
3-17 儲存較大能量的二次電池注意事項 102 
金屬鈉、模塊電池、NaS電池系統(tǒng) 
3-18 在偏遠地區(qū)活躍的二次電池 104 
偏遠地區(qū)電網、混合儲能系統(tǒng)、智能電網 
3-19 在日本實現(xiàn)實用化的大規(guī)模二次電池 106 
氧化還原液流電池、釩系、液流電池 
3-20 安全且壽命長，期待普及的二次電池 108 
價數、釩離子、常溫反應 
3-21 未能廣泛普及的二次電池 110 
斑馬電池、氯化鎳、氯化鋁鈉 
3-22 多次被期待實用化，至今仍在研究中的二次電池 112 
溴、鹵素、鋅溴電池 
3-23 可以充電的一次電池 114 
燙傷危險、禁止充電、鋅空氣二次電池 
實踐活動 用備長炭制作鋁空氣電池  116 
第4章徹底改變我們生活的電池  117 
鋰離子電池及同類電池 
4-1 選擇不使用金屬鋰 118 
鋰離子電池、金屬鋰、吸附
 4-2 鋰離子電池的誕生 120 
石墨、層狀結構、插層反應 
4-3 劃時代的電池放電反應 122 
鈷酸鋰、鈷酸鋰電池 
4-4 劃時代的電池充電反應 124 
離子的往返、電極的溶解與析出、搖椅式電池 
4-5 鈷酸鋰電池:標準的強者 126 
鈷、能量密度與有機溶劑 
4-6 鋰離子電池的形狀與用途 128 
疊層形、層壓薄膜、聚合物狀 
4-7 鋰離子電池的分類 130 
含有鋰離子的復合材料 
4-8 無鈷鋰離子電池 132 
錳酸鋰離子電池、錳酸鋰、尖晶石型 
4-9 被全球電動汽車制造商選中的鋰離子電池 134 
磷酸鐵鋰離子電池、磷酸鐵鋰、橄欖石型晶體結構 
4-10 彌補鈷系缺點的鋰離子電池 136 
三元系鋰離子電池、三元系、三種混合 
4-11 彌補鎳系缺點的鋰離子電池 138 
鎳系鋰離子電池、鎳系、氧化鎳酸鋰 
4-12 被疊層保護的鋰離子電池 140 
鋰離子聚合物電池、聚合物、凝膠狀 
4-13 使用非石墨負極活性物質的鋰離子電池 142 
鈦酸鋰、鈦酸系鋰離子電池 
4-14 使用鋰合金的鋰二次電池① 144 
錳酸鋰二次電池、鋰鋁合金、錳鋰二次電池 
4-15 使用鋰合金的鋰二次電池② 146 
釩鋰二次電池、鈮鋰二次電池 
4-16 電動汽車普及的關鍵 148 
全固態(tài)電池、固體電解質、玻璃陶瓷 
4-17 備受期待的擁有最高能量密度的鋰二次電池 150 
鋰空氣二次電池、金屬空氣電池、催化劑 
4-18 可大型化也可小型化的鋰二次電池 152 
鋰硫電池、硫、中間產物 
4-19 下一代電池的有力候選 154 
鈉離子電池、全固態(tài)鈉離子電池、鉀離子電池 
4-20 大容量且安全的非鋰離子電池 156 
鎂、多價離子、多價離子電池 
4-21 混合了兩種電池的鋰系電池 158 
鋰離子電容器 實踐活動 思考陽臺發(fā)電所需的工具  160 
第5章?lián)斍鍧?、安全發(fā)電使命的電池  161 
助力解決下一代能源問題的燃料電池 
5-1 能產生水和電的電池 162 
燃料電池、電能、電解 
5-2 用電分解水 164 
燃料電極、空氣電極、陽離子交換型 
5-3 掌握巨大能量的鑰匙:氫氣 166 
氫氣、能量效率、多孔性結構
5-4 燃料電池的分類 168 
按電解液種類、燃料種類、運行溫度分類 
5-5 在宇宙中活躍的燃料電池 170 
堿性燃料電池、陰離子交換型、氫氧根離子 
5-6 能有效利用廢熱的燃料電池 172 
磷酸燃料電池、中毒效應、改質處理 
5-7 適合大規(guī)模發(fā)電的燃料電池 174 
熔融碳酸鹽燃料電池、熔融碳酸鹽、二氧化碳
5-8 能夠長時間使用的燃料電池 176 
固體氧化物燃料電池、固體氧化物、氧離子 
5-9 解決能源問題的下一代燃料電池 178 
固體高分子燃料電池、固體聚合物、水分管理 
5-10 有望實現(xiàn)小型輕量化的燃料電池 180 
甲醇、直接甲醇燃料電池、交叉滲透現(xiàn)象 
5-11 利用微生物酶產生電力 182 
生物燃料電池、酶 
5-12 在家制造電力和熱水 184 
能源農場、家用燃料電池 
實踐活動 用鉛筆和水制作燃料電池  186 
第6章將光和熱轉化為電能  187 
探索無化學反應的物理電池 
6-1 將太陽光轉化為電能的電池 188 
太陽能電池、光生伏打效應、太陽能發(fā)電、硒太陽能電池 
6-2 太陽能電池分類 190 
硅系、化合物系、有機系 
6-3 太陽能電池不可或缺的材料 192 
半導體、n型半導體、p型半導體、空穴 
6-4 最普遍的太陽能電池 194 
耗盡層、反射防止膜、鋁電極 
6-5 下一代強有力的太陽能電池 196 
色素增感型太陽能電池、鈣鈦礦太陽能電池、鈣鈦礦 
6-6 從熱中提取電力的電池 198 
澤貝克效應、熱電池、熱電轉換元件 
6-7 從核能中制造電力 200 
核能電池、放射性物質、钚 
6-8 不發(fā)生化學反應就能儲存電力的蓄電裝置① 202 
電容器、介電極化、雙電層、雙電層電容器 
6-9 不發(fā)生化學反應就能儲存電力的蓄電裝置② 204 
陽離子、陰離子 實踐活動 自制萊頓瓶（電容器）  206 
第7章電池世界  207 
處于變化之中的日本電力能源 
7-1 可再生能源的電力儲存與二次電池 208 
化石燃料、穩(wěn)定供應、電力儲存 
7-2 將二氧化碳排放量降至零 210 
碳中和、1.5℃、溫室氣體 
7-3 改變日本能源結構的電動汽車 212 
電動汽車、零排放電源、能源結構 
7-4 發(fā)電廠虛擬化 214 
虛擬電廠、物聯(lián)網技術、聚合商 
7-5 解決可再生能源問題的負瓦特交易 216 
需求響應、電價型需求響應、激勵型需求響應（負瓦特交易） 
7-6 鋰離子電池的回收 218 
回收、精煉廢棄物、再利用 
實踐活動 嘗試在陽臺上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)  220