新型电池材料与技术电子书

1 锂离子电池

1.1 锂离子电池反应机理

1.2 锂离子电池组成

1.2.1 锂离子电池正极材料

1.2.2 锂离子电池电解液

1.2.3 锂离子电池负极材料

1.2.4 锂离子电池隔膜材料

1.2.5 锂离子电池黏结剂材料

1.2.6 锂离子电池导电剂材料

1.3 锂离子电池正极研究进展

1.3.1 层状型化合物

1.3.2 尖晶石型化合物

1.3.3 聚阴离子型化合物

1.3.4 正极材料所存在的问题以及改性研究

1.4 锂离子电池电解液研究进展

1.4.1 有机系电解液

1.4.2 离子液体电解液

1.4.3 水系电解液

1.4.4 凝胶型聚合物电解质

1.4.5 固态电解质

1.4.6 电解液的应用需求和设计原则

1.5 锂离子电池负极研究进展

1.5.1 嵌入型材料

1.5.2 合金型材料

1.5.3 转换型材料

1.6 锂离子电池隔膜研究进展

1.6.1 聚合物隔膜

1.6.2 无机陶瓷隔膜

1.6.3 聚合物复合隔膜

1.7 锂离子电池黏结剂研究进展

1.7.1 油性黏结剂

1.7.2 水性黏结剂

1.8 锂离子电池导电剂研究进展

1.9 总结与展望

习题

参考文献

2 凝胶聚合物电解质及其复合体系在锂电池中的应用

2.1 凝胶聚合物电解质概述

2.1.1 凝胶聚合物电解质的特性与发展历史

2.1.2 凝胶聚合物电解质的分类

2.2 聚合物电解质基本要求与表征

2.2.1 离子电导率

2.2.2 锂离子迁移数

2.2.3 电化学窗口

2.2.4 热稳定性

2.2.5 孔隙率

2.2.6 吸液率

2.3 凝胶聚合物电解质及其复合体系分类

2.3.1 聚氧化乙烯(PEO)基凝胶电解质

2.3.2 含有氰基的凝胶电解质(GPE)

2.3.3 聚丙烯酸酯基凝胶电解质

2.3.4 含氟凝胶电解质

2.3.5 其它类型凝胶电解质

2.4 总结与展望

习题

参考文献

3 应用于固态锂电池的无机固体电解质

3.1 固体电解质的分类

3.2 氧化物电解质

3.2.1 钙钛矿型电解质

3.2.2 NASICON型电解质

3.2.3 石榴石型电解质

3.3 硫化物基锂离子导体

3.3.1 Thio⁃LiSICONs

3.3.2 LGPS基电解质

3.3.3 硫银锗型

3.4 新型硫代磷酸酯导体

3.5 卤化物电解质

3.5.1 Li3InCl6

3.5.2 反钙钛矿型电解质

3.6 总结与展望

习题

参考文献

4 锂-空气电池

4.1 锂⁃空气电池的组成

4.1.1 正极

4.1.2 负极

4.1.3 电解质

4.2 充放电反应机理

4.2.1 放电

4.2.2 充电

4.3 原位表面增强拉曼光谱(SERS)研究锂⁃空气电池反应原理

4.3.1 原位SERS简介

4.3.2 放电反应路径

4.3.3 充放电的反应位点

4.4 锂⁃空气电池的进展和挑战

4.4.1 正极

4.4.2 负极

4.4.3 电解液

4.5 总结与展望

习题

参考文献

5 可充放锂硫电池

5.1 锂硫电池基本原理

5.2 锂硫电池研究历史

5.3 锂硫电池面临的主要问题

5.4 硫⁃碳复合正极材料

5.4.1 基于微/介孔碳的复合材料

5.4.2 复合材料的合成方法

5.4.3 无黏结剂复合电极

5.4.4 硫⁃高分子杂化材料

5.5 电解质材料的选择

5.5.1 液态电解质

5.5.2 固态电解质

5.6 不同锂硫电池结构

5.6.1 碳中间层

5.6.2 锂/溶解多硫化物电池

5.7 总结与展望

习题

参考文献

6 钠离子电池

6.1 钠离子电池反应机理

6.2 钠离子电池组成

6.2.1 钠离子电池正极材料

6.2.2 钠离子电池电解液

6.2.3 钠离子电池负极材料

6.3 钠离子电池正极研究进展

6.3.1 钠基过渡金属氧化物

6.3.2 聚阴离子化合物

6.3.3 普鲁士蓝及类普鲁士蓝结构

6.3.4 正极材料所存在的问题以及改性研究

6.4 钠离子电池电解液研究进展

6.4.1 有机系电解液

6.4.2 离子液体电解液

6.4.3 水系电解液

6.4.4 固体电解质

6.4.5 凝胶型聚合物电解质

6.4.6 电解液目前的需求及相应设计

6.5 钠离子电池负极研究进展

6.5.1 嵌入型材料

6.5.2 转换型材料

6.5.3 合金型材料

6.5.4 钠离子材料的设计及改性

6.6 总结与展望

习题

参考文献

7 钠硫电池

7.1 钠硫电池基本构造与原理

7.2 高温钠硫电池

7.3 室温钠硫电池

7.3.1 存在的问题和解决方案

7.3.2 重要研究进展

7.4 总结与展望

习题

参考文献

8 锌-空气电池

8.1 化学原理

8.2 锌电极

8.2.1 反应机理

8.2.2 锌电极限制性能的因素

8.3 氧电极

8.4 空气电极

8.5 隔膜

8.6 电解质

8.6.1 水系电解质

8.6.2 固态电解质

8.6.3 离子液体电解质

8.7 锌⁃空电池催化剂

8.7.1 OER催化剂

8.7.2 双功能催化剂

8.8 锌⁃空气电池性能与限制因素

习题

参考文献

9 铝-空气电池

9.1 铝⁃空气电池概述

9.1.1 铝资源

9.1.2 铝⁃空气电池工作原理

9.1.3 铝⁃空气电池应用

9.2 铝⁃空气电池阳极

9.2.1 铝阳极的研究进展

9.2.2 铝阳极的制备

9.3 铝⁃空气电池阴极

9.3.1 氧气还原催化剂

9.3.2 空气电极的制备

9.4 铝⁃空气电池电解液

9.4.1 缓蚀剂

9.4.2 固态电解质

9.5 铝⁃空气电池存在的问题及展望

习题

参考文献

10 质子交换膜燃料电池阴极催化剂的设计与调控

10.1 燃料电池概述

10.1.1 燃料电池历史

10.1.2 燃料电池基本工作原理

10.1.3 燃料电池的特点和优势

10.1.4 燃料电池主要类型

10.2 质子交换膜燃料电池的工作原理和结构

10.3 质子交换膜燃料电池贵金属催化剂

10.3.1 贵金属催化剂的活性

10.3.2 贵金属催化剂的稳定性

10.4 质子交换膜燃料电池非贵金属催化剂

10.4.1 典型的非贵金属催化剂

10.4.2 非贵金属催化剂稳定性研究

10.5 总结与展望

习题

参考文献

11 太阳电池

11.1 硅太阳电池

11.1.1 硅太阳电池结构及工作原理

11.1.2 晶硅太阳电池

11.1.3 薄膜硅太阳电池

11.1.4 硅太阳电池的应用

11.1.5 总结与展望

11.2 铜铟镓硒太阳电池

11.2.1 铜铟镓硒太阳电池结构及特点

11.2.2 铜铟镓硒薄膜的制备方法

11.2.3 铜铟镓硒太阳电池存在的问题

11.2.4 总结与展望

11.3 碲化镉太阳电池

11.3.1 碲化镉太阳电池特点

11.3.2 碲化镉薄膜制备方法

11.3.3 背接触层及背电极

11.3.4 总结与展望

11.4 有机太阳电池

11.4.1 有机太阳电池结构及工作原理

11.4.2 有机太阳电池优势与存在的问题

11.4.3 总结与展望

11.5染料敏化太阳电池

11.5.1 染料敏化太阳电池基本结构及工作原理

11.5.2 染料敏化太阳电池研究重点

11.5.3 染料敏化太阳电池存在的问题

11.5.4 总结与展望

11.6 钙钛矿太阳电池

11.6.1 钙钛矿太阳电池结构及工作原理

11.6.2 钙钛矿太阳电池发展概况

11.6.3 存在的问题及解决办法

11.6.4 总结与展望

习题

参考文献

12 双离子电池

12.1 双离子电池发展

12.1.1 传统锂离子电池的局限和研究现状

12.1.2 双离子电池的工作原理及特点

12.1.3 双离子电池的发展历程

12.1.4 双离子电池电解液的发展

12.2 双离子电池的反应机理

12.2.1 正极的反应机理

12.2.2 负极的反应机理

12.3 阴离子反应动力学的改进

12.3.1 正极结构设计和改性

12.3.2 新型正极材料

12.4 阳离子反应动力学的改进

12.4.1 负极材料的插层

12.4.2 合金化负极材料

12.4.3 新型负极材料

12.5 总结与展望

习题

参考文献

13 纤维状电池

13.1 纤维状电池的设计原理

13.1.1 电极

13.1.2 电解质

13.1.3 器件构型

13.2 纤维状电池概述

13.2.1 纤维状锂基电池

13.2.2 纤维状钠基电池

13.2.3 纤维状锌基电池

13.2.4 纤维状空气电池

13.2.5 其它纤维状电池

13.3 多功能与集成化系统

13.3.1 防水/防火纤维状电池

13.3.2 自愈合与形状记忆纤维状电池

13.3.3 其它多功能纤维状电池

13.3.4 集成化系统

13.4从纤维状电池到储能纺织品

13.4.1 纤维状电池缝在现有织物上

13.4.2 梭织/针织织物电池

13.5 未来可穿戴应用的技术问题

13.5.1 细长的纤维状结构引起的高内阻

13.5.2 制备困难

13.5.3 隔膜的安置困难

13.5.4 封装困难

13.5.5 厚度减小困难

13.5.6 机械强度低

13.5.7 难以实现纱线质感

13.5.8 缺乏评估力学性能的测试标准

13.5.9 安全问题

13.5.10 多功能化和集成化

13.5.11 纤维状电池的电化学性能

13.6 总结与展望

习题

参考文献

14 可降解电池

14.1 体内生物可降解电池

14.1.1 体内生物可降解电池的工作原理

14.1.2 生物可降解聚合物

14.2 环境可降解电池

14.3 可降解电池应用及前景

14.3.1 可降解电池的可降解性

14.3.2 可降解电池的应用

习题

参考文献

15 电池表征技术

15.1 实验室常用表征技术

15.1.1 晶体结构表征

15.1.2 化学成分分析

15.1.3 微观组织形态表征

15.1.4 元素价态分析

15.1.5 分子价键表征

15.1.6 热分析技术

15.2 同步辐射实验技术

15.2.1 同步辐射XRD

15.2.2 对分布函数实验技术(PDF)

15.2.3 同步辐射X射线谱学实验技术

15.2.4 同步辐射X射线成像技术

15.2.5 同步辐射原位实验方法与装置

15.3 中子实验技术

15.3.1 中子衍射(ND)

15.3.2 中子成像

15.3.3 中子深度剖面谱(NDP)

习题

参考文献