电化学储能器件及关键材料pdf电子书版本下载

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1新能源时代 1

1.1 能源发展的驱动力 1

1.2 能源存储的种类与作用 3

1.2.1 能源存储的种类 4

1.2.2 能源存储在可再生能源利用中的作用 5

1.3 机械储能 6

1.4 热电能量存储 10

1.5 超导磁储能 11

思考题与习题 11

参考文献 11

2电化学储能基础 12

2.1 嵌脱反应 12

2.1.1 嵌脱反应的结构基础 12

2.1.2 嵌脱反应热力学 13

2.1.3 嵌脱反应动力学 15

2.1.4 多电子嵌脱反应 19

2.2 合金化反应 21

2.3 转换反应 22

2.4 其他反应机理 22

2.5 二次电池体系 24

2.5.1 发展 24

2.5.2 电池的分类和基本组成 25

2.5.3 电池热力学基础 26

2.5.4 容量 27

2.5.5 电压 28

2.5.6 能量与功率 28

2.5.7 效率与寿命 29

思考题与习题 30

参考文献 31

3电池储能技术 33

3.1 电池储能技术应用前景 33

3.2 铅酸电池 34

3.2.1 基本构成和工作原理 34

3.2.2 铅酸电池的失效机理 35

3.2.3 铅碳电池 37

3.3 镍氢电池 40

3.3.1 工作原理 40

3.3.2 负极材料——储氢合金 42

3.3.3 正极材料——氢氧化镍 46

3.4 锂硫电池 48

3.4.1 工作原理及其存在的问题 48

3.4.2 正极材料 51

3.4.3 锂硫电池电解质 55

3.5 锂空气/氧气电池 58

3.5.1 锂空气/氧气电池的发展和种类 58

3.5.2 非水电解液锂空气电池 60

3.5.3 非水电解液锂空气电池的电解质 62

3.6 钠电池 64

3.6.1 高温钠电池 64

3.6.2 室温钠硫电池 65

3.7 液流电池 66

3.7.1 全钒液流电池 67

3.7.2 全钒液流电池的关键材料 68

思考题与习题 69

参考文献 69

4燃料电池 71

4.1 燃料电池体系 71

4.1.1 燃料电池的构造与种类 71

4.1.2 燃料电池工作原理 72

4.2 熔融碳酸盐型燃料电池 73

4.2.1 电化学过程及特点 73

4.2.2 熔融碳酸盐燃料电池的关键材料 74

4.3 质子交换膜型燃料电池 76

4.3.1 工作原理与特点 76

4.3.2 电催化剂 76

4.3.3 质子交换膜 77

4.4 固体氧化物燃料电池 78

4.4.1 组成及工作原理 78

4.4.2 SOFC固体电解质 79

4.4.3 阳极材料 80

4.4.4 阴极材料 82

思考题与习题 82

参考文献 83

5锂离子电池 84

5.1 锂离子电池的构造 85

5.2 嵌脱反应的材料基础 87

5.3 扣式锂离子电池的组装 89

5.4 软包锂离子电池与铝塑膜 92

思考题与习题 93

参考文献 94

6锂离子电池的正极材料 95

6.1 LiMO2经典体系 95

6.1.1 LiCoO2 95

6.1.2 高电压LiCoO2 97

6.1.3 Li（NiCoMn）O2三元体系 98

6.1.4 高镍三元正极材料的性能优化 102

6.1.5 Li（NiCoAl）O2高容量体系 103

6.2 Li 1＋x（NiMnCo）1-xO2富锂高容量体系 105

6.2.1 高容量获取机理 105

6.2.2 随循环电压下降问题 106

6.2.3 表面/界面的特殊性 108

6.3 LiMn2O4 111

6.3.1 John-Teller效应 111

6.3.2 LiMn2O4的电化学性能 118

6.3.3 高电压LiNi0.5Mn1.5O2体系 119

6.4 LiFePO4 121

6.4.1 LiMPO4橄榄石结构 121

6.4.2 LiMPO4F 123

6.5 VxO2x＋1钒氧化物 126

思考题与习题 130

参考文献 130

7锂离子电池的负极材料 132

7.1 碳基负极材料 132

7.1.1 石墨类碳材料 132

7.1.2 无定形碳材料 134

7.1.3 碳纳米管 135

7.1.4 石墨烯 136

7.1.5 碳材料的优化 136

7.2 钛的氧化物 138

7.2.1 Li4Ti5O12负极材料 138

7.2.2 二氧化钛负极材料 139

7.3 锡基负极材料 141

7.4 硅基负极材料 141

7.4.1 纳米硅与SiOx 141

7.4.2 硅薄膜 142

7.5 转换反应型负极材料M3O4 143

思考题与习题 144

参考文献 144

8锂离子电池隔膜 146

8.1 聚烯烃隔膜 146

8.2 锂离子电池隔膜的主要性能指标 148

8.2.1 厚度、孔径和孔隙率 148

8.2.2 润湿性和吸液率 149

8.2.3 机械强度 149

8.2.4 热性能 149

8.2.5 化学稳定性 150

8.3 锂离子电池隔膜的预处理方法 150

思考题与习题 152

参考文献 152

9电解质体系 153

9.1 电解质种类 153

9.2 液态电解质 153

9.2.1 电解质盐 153

9.2.2 电解液体系的有机溶剂 159

9.2.3 电解液安全问题 166

9.3 凝胶聚合物电解质 167

9.3.1 凝胶聚合物电解质种类 167

9.3.2 凝胶聚合物电解质制备方法 168

9.3.3 凝胶聚合物电解质改性 169

9.4 固态聚合物电解质 170

9.4.1 液态电解质存在的主要问题 170

9.4.2 固态聚合物电解质种类 171

9.4.3 聚合物-锂盐络合体系 172

9.4.4 聚氧乙烯PEO基电解质 173

9.4.5 离子橡胶 177

9.4.6 单离子导体体系 178

9.5 无机固态电解质 180

9.5.1 固体中原子/离子扩散过程的基本原理 180

9.5.2 无机晶态固体电解质材料的结构 185

9.5.3 掺杂对离子电导率的影响 188

思考题与习题 189

参考文献 189