新型電池材料與技術

《新型電池材料與技術》是一本化學工業出版社出版的圖書，作者是馬建民。

基本介紹

• 中文名：新型電池材料與技術
• 作者：馬建民
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2022年8月1日
• 頁數：435 頁
• 定價：128 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787122404770 

內容簡介

《新型電池材料與技術》較全面系統闡述了多種新型電池的技術、材料與發展趨勢，包括鋰離子電池（含凝膠電解質與固態電解質等）、鋰-空氣電池、鋰硫電池、鈉離子電池、鈉硫電池、燃料電池、鋅-空氣電池、鋁-空氣電池、太陽電池、雙離子電池、纖維狀電池及可降解電池等。同時，本書對電池表征技術進行專門介紹。全書內容前沿、知識豐富、淺顯易懂。 本書適合電池領域相關科技工作者，以及高等院校相關專業高年級本科生、研究生及教師閱讀參考。

圖書目錄

1鋰離子電池001

1.1鋰離子電池反應機理001

1.2鋰離子電池組成002

1.2.1鋰離子電池正極材料003

1.2.2鋰離子電池電解液004

1.2.3鋰離子電池負極材料005

1.2.4鋰離子電池隔膜材料006

1.2.5鋰離子電池黏結劑材料007

1.2.6鋰離子電池導電劑材料007

1.3鋰離子電池正極研究進展008

1.3.1層狀型化合物008

1.3.2尖晶石型化合物009

1.3.3聚陰離子型化合物010

1.3.4正極材料所存在的問題以及改性研究011

1.4鋰離子電池電解液研究進展016

1.4.1有機系電解液016

1.4.2離子液體電解液017

1.4.3水系電解液018

1.4.4凝膠型聚合物電解質019

1.4.5固態電解質021

1.4.6電解液的套用需求和設計原則024

1.5鋰離子電池負極研究進展024

1.5.1嵌入型材料024

1.5.2合金型材料025

1.5.3轉換型材料027

1.6鋰離子電池隔膜研究進展028

1.6.1聚合物隔膜028

1.6.2無機陶瓷隔膜029

1.6.3聚合物複合隔膜032

1.7鋰離子電池黏結劑研究進展033

1.7.1油性黏結劑033

1.7.2水性黏結劑034

1.8鋰離子電池導電劑研究進展035

1.9總結與展望036

習題038

參考文獻038

2凝膠聚合物電解質及其複合體系在鋰電池中的套用049

2.1凝膠聚合物電解質概述049

2.1.1凝膠聚合物電解質的特性與發展歷史049

2.1.2凝膠聚合物電解質的分類050

2.2聚合物電解質基本要求與表征051

2.2.1離子電導率051

2.2.2鋰離子遷移數051

2.2.3電化學視窗051

2.2.4熱穩定性052

2.2.5孔隙率052

2.2.6吸液率052

2.3凝膠聚合物電解質及其複合體系分類053

2.3.1聚氧化乙烯（PEO）基凝膠電解質053

2.3.2含有氰基的凝膠電解質（GPE）061

2.3.3聚丙烯酸酯基凝膠電解質062

2.3.4含氟凝膠電解質068

2.3.5其它類型凝膠電解質071

2.4總結與展望072

習題073

參考文獻073

3套用於固態鋰電池的無機固體電解質078

3.1固體電解質的分類078

3.2氧化物電解質079

3.2.1鈣鈦礦型電解質079

3.2.2NASICON型電解質080

3.2.3石榴石型電解質081

3.3硫化物基鋰離子導體083

3.3.1Thio-LiSICONs083

3.3.2LGPS基電解質084

3.3.3硫銀鍺型085

3.4新型硫代磷酸酯導體085

3.5鹵化物電解質086

3.5.1Li3InCl6086

3.5.2反鈣鈦礦型電解質087

3.6總結與展望088

習題088

參考文獻088

4鋰-空氣電池096

4.1鋰-空氣電池的組成096

4.1.1正極096

4.1.2負極097

4.1.3電解質098

4.2充放電反應機理100

4.2.1放電100

4.2.2充電103

4.3原位表面增強拉曼光譜（SERS）研究鋰-空氣電池反應原理104

4.3.1原位SERS簡介104

4.3.2放電反應路徑105

4.3.3充放電的反應位點106

4.4鋰-空氣電池的進展和挑戰107

4.4.1正極107

4.4.2負極108

4.4.3電解液108

4.5總結與展望109

習題110

參考文獻111

5可充放鋰硫電池114

5.1鋰硫電池基本原理115

5.2鋰硫電池研究歷史117

5.3鋰硫電池面臨的主要問題118

5.4硫-碳複合正極材料120

5.4.1基於微/介孔碳的複合材料120

5.4.2複合材料的合成方法121

5.4.3無黏結劑複合電極121

5.4.4硫-高分子雜化材料122

5.5電解質材料的選擇123

5.5.1液態電解質123

5.5.2固態電解質123

5.6不同鋰硫電池結構124

5.6.1碳中間層124

5.6.2鋰/溶解多硫化物電池124

5.7總結與展望125

習題126

參考文獻126

6鈉離子電池131

6.1鈉離子電池反應機理132

6.2鈉離子電池組成132

6.2.1鈉離子電池正極材料133

6.2.2鈉離子電池電解液133

6.2.3鈉離子電池負極材料134

6.3鈉離子電池正極研究進展135

6.3.1鈉基過渡金屬氧化物135

6.3.2聚陰離子化合物136

6.3.3普魯士藍及類普魯士藍結構137

6.3.4正極材料所存在的問題以及改性研究138

6.4鈉離子電池電解液研究進展142

6.4.1有機系電解液143

6.4.2離子液體電解液144

6.4.3水系電解液144

6.4.4固體電解質145

6.4.5凝膠型聚合物電解質148

6.4.6電解液目前的需求及相應設計149

6.5鈉離子電池負極研究進展149

6.5.1嵌入型材料149

6.5.2轉換型材料151

6.5.3合金型材料156

6.5.4鈉離子材料的設計及改性160

6.6總結與展望160

習題161

參考文獻161

7鈉硫電池168

7.1鈉硫電池基本構造與原理169

7.2高溫鈉硫電池171

7.3室溫鈉硫電池172

7.3.1存在的問題和解決方案172

7.3.2重要研究進展172

7.4總結與展望186

習題187

參考文獻187

8鋅-空氣電池193

8.1化學原理194

8.2鋅電極196

8.2.1反應機理196

8.2.2鋅電極限制性能的因素196

8.3氧電極198

8.4空氣電極199

8.5隔膜200

8.6電解質201

8.6.1水系電解質201

8.6.2固態電解質201

8.6.3離子液體電解質202

8.7鋅-空電池催化劑202

8.7.1OER催化劑202

8.7.2雙功能催化劑205

8.8鋅-空氣電池性能與限制因素212

習題213

參考文獻213

9鋁-空氣電池218

9.1鋁-空氣電池概述218

9.1.1鋁資源218

9.1.2鋁-空氣電池工作原理219

9.1.3鋁-空氣電池套用219

9.2鋁-空氣電池陽極220

9.2.1鋁陽極的研究進展220

9.2.2鋁陽極的製備222

9.3鋁-空氣電池陰極223

9.3.1氧氣還原催化劑223

9.3.2空氣電極的製備228

9.4鋁-空氣電池電解液229

9.4.1緩蝕劑229

9.4.2固態電解質230

9.5鋁-空氣電池存在的問題及展望231

習題232

參考文獻232

10質子交換膜燃料電池陰極催化劑的設計與調控235

10.1燃料電池概述235

10.1.1燃料電池歷史235

10.1.2燃料電池基本工作原理236

10.1.3燃料電池的特點和優勢236

10.1.4燃料電池主要類型237

10.2質子交換膜燃料電池的工作原理和結構238

10.3質子交換膜燃料電池貴金屬催化劑240

10.3.1貴金屬催化劑的活性240

10.3.2貴金屬催化劑的穩定性242

10.4質子交換膜燃料電池非貴金屬催化劑244

10.4.1典型的非貴金屬催化劑244

10.4.2非貴金屬催化劑穩定性研究249

10.5總結與展望251

習題252

參考文獻252

11太陽電池257

11.1矽太陽電池258

11.1.1矽太陽電池結構及工作原理259

11.1.2晶矽太陽電池259

11.1.3薄膜矽太陽電池260

11.1.4矽太陽電池的套用261

11.1.5總結與展望262

11.2銅銦鎵硒太陽電池262

11.2.1銅銦鎵硒太陽電池結構及特點262

11.2.2銅銦鎵硒薄膜的製備方法264

11.2.3銅銦鎵硒太陽電池存在的問題264

11.2.4總結與展望264

11.3碲化鎘太陽電池265

11.3.1碲化鎘太陽電池特點265

11.3.2碲化鎘薄膜製備方法266

11.3.3背接觸層及背電極266

11.3.4總結與展望266

11.4有機太陽電池267

11.4.1有機太陽電池結構及工作原理268

11.4.2有機太陽電池優勢與存在的問題269

11.4.3總結與展望270

11.5染料敏化太陽電池270

11.5.1染料敏化太陽電池基本結構及工作原理270

11.5.2染料敏化太陽電池研究重點271

11.5.3染料敏化太陽電池存在的問題272

11.5.4總結與展望273

11.6鈣鈦礦太陽電池273

11.6.1鈣鈦礦太陽電池結構及工作原理273

11.6.2鈣鈦礦太陽電池發展概況274

11.6.3存在的問題及解決辦法275

11.6.4總結與展望276

習題276

參考文獻276

12雙離子電池280

12.1雙離子電池發展280

12.1.1傳統鋰離子電池的局限和研究現狀280

12.1.2雙離子電池的工作原理及特點282

12.1.3雙離子電池的發展歷程285

12.1.4雙離子電池電解液的發展287

12.2雙離子電池的反應機理293

12.2.1正極的反應機理293

12.2.2負極的反應機理298

12.3陰離子反應動力學的改進305

12.3.1正極結構設計和改性305

12.3.2新型正極材料311

12.4陽離子反應動力學的改進313

12.4.1負極材料的插層313

12.4.2合金化負極材料316

12.4.3新型負極材料317

12.5總結與展望319

習題320

參考文獻320

13纖維狀電池332

13.1纖維狀電池的設計原理333

13.1.1電極334

13.1.2電解質336

13.1.3器件構型336

13.2纖維狀電池概述337

13.2.1纖維狀鋰基電池338

13.2.2纖維狀鈉基電池344

13.2.3纖維狀鋅基電池346

13.2.4纖維狀空氣電池347

13.2.5其它纖維狀電池351

13.3多功能與集成化系統352

13.3.1防水/防火纖維狀電池352

13.3.2自癒合與形狀記憶纖維狀電池353

13.3.3其它多功能纖維狀電池354

13.3.4集成化系統355

13.4從纖維狀電池到儲能紡織品357

13.4.1纖維狀電池縫在現有織物上358

13.4.2梭織/針織織物電池359

13.5未來可穿戴套用的技術問題360

13.5.1細長的纖維狀結構引起的高內阻361

13.5.2製備困難361

13.5.3隔膜的安置困難361

13.5.4封裝困難362

13.5.5厚度減小困難362

13.5.6機械強度低362

13.5.7難以實現紗線質感362

13.5.8缺乏評估力學性能的測試標準363

13.5.9安全問題363

13.5.10多功能化和集成化363

13.5.11纖維狀電池的電化學性能364

13.6總結與展望365

習題365

參考文獻365

14可降解電池375

14.1體內生物可降解電池376

14.1.1體內生物可降解電池的工作原理376

14.1.2生物可降解聚合物378

14.2環境可降解電池379

14.3可降解電池套用及前景382

14.3.1可降解電池的可降解性382

14.3.2可降解電池的套用382

習題384

參考文獻384

15電池表征技術387

15.1實驗室常用表征技術389

15.1.1晶體結構表征390

15.1.2化學成分分析394

15.1.3微觀組織形態表征398

15.1.4元素價態分析406

15.1.5分子價鍵表征409

15.1.6熱分析技術411

15.2同步輻射實驗技術414

15.2.1同步輻射XRD414

15.2.2對分布函式實驗技術（PDF）415

15.2.3同步輻射X射線譜學實驗技術417

15.2.4同步輻射X射線成像技術420

15.2.5同步輻射原位實驗方法與裝置422

15.3中子實驗技術424

15.3.1中子衍射（ND）425

15.3.2中子成像426

15.3.3中子深度剖面譜（NDP）427

習題429

參考文獻429